材料磁特性分析与优化

材料的磁特性影响应力产生的磁场畸变，众多的研究工作已经证实了这一点。首先体现在磁致伸缩系数上。显然对于同样的应力，如果磁致伸缩系数有大小和符号的变化，肯定会产生不同的结果。常用的金属材料中钢铁的磁致伸缩系数是大于零的，但镍金属则相反。对于磁致伸缩符号相同的材料，Pitman的工作说明应力集中引起的磁场变化可以从磁滞回线上加以判断。

应力导致的磁场变化既然是趋向于非磁滞磁化曲线，这样试件或材料的磁滞回线的性质对磁记忆检测就起着至关重要的作用。对于常规的钢铁材料来说，影响磁滞回线的因素很多，但主要有含碳量、微观组织结构、热处理状态等。一般来说，高含碳量，磁硬度大的材料在相同的应力集中情况下产生的磁场畸变要大于低含碳量、磁硬度小的磁材料应力集中产生的磁场。

对图5.3-7形状的试样在地磁场环境下进行低周疲劳弯曲，从背面沿长度方向测量磁场的变化，检测结果如图5.3-8、图5.3-9、图5.3-10所示。

图5.3-7 试验样品

图5.3-8 不同应力加载次数45钢中心线上的磁场分布（OR代表原始状态，06代表进行了6次循环加载，RP代表已经出现裂纹）(www.xing528.com)

图5.3-9 不同应力加载情况下Q235中心线上磁场分布（OR代表原始状态，03代表进行了3次循环加载，10代表了10次循环加载，RP代表已经出现裂纹）

图5.3-10 不同应力加载情况下纯铁中心线上磁场分布（OR代表原始状态，03、10代表进行加载次数，RP代表已经出现裂纹）

试验结果说明了由于材料本身的特性，主要是含碳量的不同，相同的应力集中状态造成的不同磁场畸变情况，具体来说，就是硬磁材料的金属磁记忆效应强一些，而软磁材料中相同的应力集中产生的磁场畸变小一些，因此工程应用中，对于具体材料的检测应该采用相对应的检测标准。