应力对镍等材料MBN的影响及其特征诊断

对具有正磁滞伸缩系数的钢铁材料，应力状态对巴克豪森信号的影响可用图5.4-3简要说明。假定材料试样有四个相等的磁畴，磁化方向如图5.4-3所示排列，其磁化强度的总和零。当受拉应力时，由于应力与磁畴的相互作用而产生附加磁弹性能，磁化方向趋向应力方向的畴扩大，磁化方向垂直应力方向的畴则缩小，当应力大到一定程度，则磁化方向平行拉应力的畴将会吞并其他方向的畴而成长至由180°畴壁分割的磁畴。试样受到压应力时，则磁化方向垂直压应力方向的畴将会随应力增大逐渐扩大并消灭其他方向的磁畴。

图5.4-3 应力作用下磁畴的配置

当试样受到外磁场作用时，磁畴磁化方向与磁场方向一致的畴扩大，而垂直方向的畴会缩小，使磁畴的配置产生与力的作用相似的变化，从这点看应力和磁场是等效的。

很显然，当拉应力方向平行磁化场方向时，由于180°畴增大，畴壁快速不可逆移动，所产生的巴克豪森噪声将增强。而压应力效应则相反，此时畴壁移动引致的磁通变化较小，衍生的MBN也少。

图5.4-4为应力和MBN信号关系曲线。A为磁化方向平行应力方向，信号随拉力增大而增大，随压应力增大而减弱，当应力达到某程度（接近屈服强度）时，会呈现饱和。B曲线为磁化方向垂直应力方向，则MBN信号随拉应力增加而减弱，随压应力增大信号增强。由此可见，材料在应力状态呈现磁各向异性的特征，即平行拉应力方向为易磁化方向，垂直方向为难磁化方向。压应力效应相反（图5.4-5）。易磁化轴方向磁化时产生较强的MBN，难磁化轴方向磁化则产生较弱的MBN。

图5.4-4 MBN随应力的变化

A—磁化方向平行应力方向 B—磁化方向垂直应力方向(www.xing528.com)

图5.4-5 应力感生的磁各向异性和MBN

应力感生的磁各向异性，可用应力对磁滞回线的影响直观地加以说明。图5.4-6所示为低碳钢材料，应力σ平行磁化方向条件下，磁滞回线为B_∥-H曲线，显然，拉应力导致磁滞回线瘦而高，相应MBA信号增强，压应力作用使磁滞回线变得扁平，巴克豪森跳跃减弱，相应MBN信号降低，对于应力垂直磁化方向的条件，磁滞回线为B⊥-H曲线，则情况相反。

图5.4-6 应力对磁滞回线和MBN的影响

须指出对具有负磁滞伸缩系数的材料，如镍等，应力对MBN的影响与钢铁材料相反，即在磁化方向上，应力使MBN减弱，压应力致MBN增强。

基于应力对磁畴及磁畴壁运动的影响，材料即使不磁化，在交变应力作用下，磁畴壁也可发生不可逆跳跃，从而检测出磁噪声。这种纯粹由应力产生的磁噪声。称为机械磁噪声，可应用于材料的特性和疲劳研究。