初始磁導(dǎo)率開題調(diào)研報(bào)告

初始磁導(dǎo)率開題調(diào)研報(bào)告董懷鎖2014.6.13背景1、開題調(diào)研2、了解球化率檢測現(xiàn)有方法及其優(yōu)缺點(diǎn)3、了解磁導(dǎo)率測量方法目的1、介紹當(dāng)前球化率檢測方法以及磁導(dǎo)率測量方法。2、部分方法不理解或者不能準(zhǔn)確判斷其優(yōu)缺點(diǎn)，想聽聽大家有什么高招。球化率檢測方法

取樣處理

熱分析法

共晶膨脹率快速檢測法

熔爐前預(yù)測

表面張力法

直接檢測

熔體電阻率檢測法

氧活度檢測法

硫活度檢測法

快速金相法

制樣

超聲檢測法

鑄件直接檢測

固體比電阻檢測法

直接檢測

音頻檢測法

振動(dòng)法熱分析法原理：其原理是利用熱分析儀記錄鐵液在特定樣杯中的冷卻曲線，然后根據(jù)冷卻曲線上的特征值變化來判別鐵液的化學(xué)成分和物理特性熱分析法

研究表明，共晶過冷溫度TEU、共晶最高溫度TER以及共晶回升溫度ΔT（ΔT=TER-TEU）與球化級別之間有密切關(guān)系，其中TEU的降低預(yù)示著球墨鑄鐵球化率和球狀石墨數(shù)量的提高；球墨鑄鐵球化率隨ΔT的降低而提高。共晶過冷溫度TEU：共晶過冷溫度TEU為石墨大量形核結(jié)束并開始長大的溫度，是反映石墨球化效果的重要特征溫度。共晶最高溫度TER：共晶膨脹率快速檢測法由鑄鐵鐵液凝固過程中金屬體積變化分析可知，鐵液狀態(tài)不同其所發(fā)生的體積效應(yīng)明顯不同并可以用來指示目標(biāo)鐵液的質(zhì)量及其凝固特性。共晶膨脹率快速檢測法A區(qū)域?qū)?yīng)由于溫度降低或少量初晶奧氏體析出，導(dǎo)致鐵液體積一直下降；從共晶石墨析出溫度TG點(diǎn)開始，少量石墨開始形核析出降低了鐵液體積下降速率（見B區(qū)域）；到達(dá)最低點(diǎn)（大量共晶石墨析出）石墨析出體積抵消了鐵液體積降低，并且開始轉(zhuǎn)虧為盈（見C區(qū)域）；在鐵液凝固的最后階段，由于大部分石墨已經(jīng)析出，此時(shí)金屬的體積收縮又開始大于石墨的體積膨脹效應(yīng)，總體表現(xiàn)為型內(nèi)金屬體積降低。表面張力法近代相間張力理論指出，對石墨生長最終形態(tài)起直接作用的是石墨和鐵液之間的相間張力，但鐵液與石墨的相間張力很難測定，而鐵液的表面張力比較容易測得。表面張力對石墨生長形態(tài)雖不起直接作用，但與鐵液/石墨相間張力存在一定關(guān)系。通過對鐵液表面張力檢測，可以實(shí)現(xiàn)對石墨形態(tài)快速預(yù)測哈爾濱理工大學(xué)“氣泡幅頻當(dāng)量法”瞬間測定鐵液表面張力的新方法，這種新方法可在5~10s內(nèi)動(dòng)態(tài)測定鐵液的表面張力，從而實(shí)現(xiàn)鐵液石墨形態(tài)的爐前快速預(yù)測。熔體電阻率檢測法熔體電阻率能夠有效地表征金屬及合金的液態(tài)、過冷液態(tài)及凝固過程的結(jié)構(gòu)變化，鑄鐵在凝固過程中要不斷析出新相，當(dāng)鐵液中的石墨以球狀析出時(shí)，電子沿石墨球表面通過，其比電阻（即電阻率）值較小，如果石墨以片狀生長，則大部分電子需橫穿石墨片，從而導(dǎo)致試樣比電阻值增大。需要指出的是，液態(tài)電阻率影響因素非常復(fù)雜和模糊，無論在實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和理論分析上都應(yīng)做更深入研究。在實(shí)際應(yīng)用中，主要采用變壓器式傳感器和電渦流式傳感器間接測量法變壓器式傳感器電渦流式傳感器氧活度檢測法氧在鑄鐵熔液中有溶解態(tài)和化合態(tài)兩種存在形式，氧含量對鑄鐵石墨形態(tài)具有重要影響。鐵液中的氧含量不能直接測得，只能通過電化學(xué)電池原理測得氧電勢，從而轉(zhuǎn)換計(jì)算出氧活度。硫活度檢測法硫含量是衡量球鐵原鐵液質(zhì)量的重要指標(biāo)。因?yàn)樵F液硫含量的波動(dòng)將影響Mg、RE等球化元素的回收率，從而使球化不穩(wěn)定。實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確掌握鐵液硫含量及其變化對精確球化處理及其效果評定具有重要意義。隨著鐵液濃差電池法定硫技術(shù)的發(fā)展，探頭等關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)基本解決。硫電解質(zhì)適于低氧條件下使用，因此最適合于鐵液特別是球鐵鐵液的快速定硫。下一步將進(jìn)行探頭生產(chǎn)工藝的研究和一些參數(shù)的確定，預(yù)計(jì)不久即可在鑄造爐前生產(chǎn)中應(yīng)用。快速金相法在金相顯微鏡下觀察試樣組織并與標(biāo)準(zhǔn)球墨鑄鐵金相圖譜對照，從而做出判斷。檢測過程包括澆樣、磨樣和金相觀察三個(gè)操作步驟。日本某公司的NAP-01型全自動(dòng)球化分析儀可以從粗磨、研磨制樣到分析結(jié)果需要5min，球化率的分析采用任選10個(gè)視野取平均值顯示分析結(jié)果，根據(jù)ISO標(biāo)準(zhǔn)制作帶有圖片的報(bào)告。超聲波法原理：當(dāng)球化率>80%時(shí)，超聲縱波聲速大約為5600m/s，聲速隨著球化率的降低而降低，當(dāng)球化率降至30%時(shí)，縱波聲速大約為5200m/s，當(dāng)球化率降至30%以下時(shí)，縱波聲速下降特別快，可以降低到4200m/s，其實(shí)此時(shí)的鑄鐵早已不能稱為球墨鑄鐵了，而是其中石墨以片狀形式存在的灰鑄鐵。檢測時(shí)可分為定性檢測和定量檢測兩種。定量檢測時(shí)，用千分尺測出試樣的精確厚度，然后測出通過試樣的超聲波波速，然后根據(jù)聲速和球化率對應(yīng)曲線可以得知試樣的球化率。定性檢測時(shí)，檢測時(shí)設(shè)定聲速為試樣合格時(shí)的聲速，然后測出試樣在該聲速下的厚度值，如果試樣測得的厚度值大于合格試樣的厚度值，就說明聲速大于設(shè)定的聲速，認(rèn)為試樣合格，反之則不合格。振動(dòng)法振動(dòng)法來源于共振法測楊氏模量，共振法測楊氏模量是以自由梁的振動(dòng)分析理論為基礎(chǔ)的，通過分析自由梁的固有頻率，導(dǎo)出楊氏模量。該方法原理是當(dāng)外加一個(gè)交變的電磁激振力時(shí)，將產(chǎn)生受迫振動(dòng)。若激振頻率與工件的固有頻率一致時(shí)，將產(chǎn)生共振，該點(diǎn)的電磁激振頻率也就是工件的諧振頻率。對于密度和幾何尺寸相同的產(chǎn)品，其共振頻率和它的楊氏模量具有如下關(guān)系：其中k是常數(shù)，E是楊氏模量，其中F為激振頻率，L為試樣的長度，D是試樣的密度，g是重力加速度。與初始磁導(dǎo)率法對比與制樣測量對比，初始磁導(dǎo)率法不用制樣，檢測速度快。與熔爐前預(yù)測法的直接檢測法對比，初始磁導(dǎo)率法可以實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)品逐件檢測，保證產(chǎn)品質(zhì)量，而熔爐前檢測法的直接檢測法則只能保證檢測部分合格。與鑄件直接檢測法中的直接檢測法（振動(dòng)法和音頻法）做對比，前兩者反應(yīng)的是試樣的整體特征，如果試樣存在缺陷可能會(huì)影響到球化率檢測。缺點(diǎn)：影響球化率因素眾多，檢測精度低。磁導(dǎo)率測量方法

沖擊電流法圓環(huán)

示波器法

頻率間間接法試棒

鎖相放大器法

阻抗法沖擊電流法如下圖，在環(huán)形試樣上繞上磁化線圈W1（匝數(shù)為N1），用于產(chǎn)生較強(qiáng)的磁化磁場。同時(shí)，在試樣上繞制測量線圈W2（匝數(shù)為N2），用于產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。線圈W1連接直流電源，線圈W2則串聯(lián)沖擊電流計(jì)組成測量回路。當(dāng)W1中通過電流I1時(shí)，則產(chǎn)生的磁場為HL=N1I1,其中,L為試樣的中心周長。當(dāng)直流電源接通時(shí)，在較短的時(shí)間內(nèi)，磁場從零增大到一定值Ｈ時(shí)，試樣的磁感應(yīng)強(qiáng)度從零增大到Ｂ，相應(yīng)的磁通量也從零增大到ΔΦ，測量回路中將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢示波器法在圓環(huán)狀磁性樣品上繞有勵(lì)磁線圈N1匝（原線圈）和測量線圈N2匝（次線圈）。當(dāng)N1通過交流電流i1時(shí)，樣品內(nèi)將產(chǎn)生磁場，根據(jù)安培環(huán)路定律有：HL=N1i1,式中Lyl環(huán)狀樣品的平均磁路長度。R１兩端的電壓UR１為，上式表明磁場強(qiáng)度H和UR１成正比。用示波器通道X測量R１兩端電壓。然后在次級線圈上串聯(lián)一個(gè)電阻R２與電容C構(gòu)成回路，同時(shí)R2和C構(gòu)成積分電路然后用示波器通道Y測量電容兩端電壓。只要通過示波器測出ＵＸ、ＵＹ的大小，即可得到相應(yīng)的Ｈ、Ｂ的值。當(dāng)勵(lì)磁電流周期性變化時(shí)，并由小到大調(diào)節(jié)信號發(fā)生器的輸出電壓，即能在熒光屏上觀察到由小到大的磁滯回線圖形，通過儀器測量，可以得到Ｈｍ、Ｂｍ（最大值），然后根據(jù)Ｂｍ＝μＨｍ，計(jì)算得到測量樣品的磁導(dǎo)率。這種方法原理簡單，應(yīng)用普遍，經(jīng)常用于觀察鐵磁材料的磁滯回線，計(jì)算材料矯頑力等參數(shù)。Q：檢測線圈為什么要接積分電路，直接使用示波器測量不行嗎？頻率間間接法頻率間間接法

鎖相放大器法線圈在交變磁場的作用下會(huì)產(chǎn)生感生電動(dòng)勢。如果將鐵磁材料放入線圈中，磁性材料在交變磁場作用下會(huì)發(fā)生磁化，反過來會(huì)影響線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢的大小，材料交流磁導(dǎo)率不同，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢也相應(yīng)地發(fā)生改變。通過測量介質(zhì)放入前后線圈兩端感應(yīng)電動(dòng)勢的變化就可以得到該介質(zhì)在不同頻率下的交流磁導(dǎo)率的情況。交流電源給出低頻交流信號，通入螺線管后產(chǎn)生交流磁場，將其信號輸入鎖相放大器中作為基準(zhǔn)信號，探測線圈放入螺線管的中心，探測線圈兩端的信號也輸入鎖相放大器中，利用鎖相放大器測量探測線圈兩端的電壓大小以及相位。根