Optimierte Setup und ein Protokoll für magnetische Domäne Bildgebung mit In Situ Hysterese-Messung

Das übergeordnete Ziel dieses Experiments ist es, ein neuartiges dynamisches magnetisches Domänenbildgebungssystem mit In-situ-BH-Messungen zu demonstrieren und zu zeigen, wie es verwendet werden kann, um die Wandbewegung des magnetischen Bereichs mit den BH-Kurven zu verknüpfen. Diese Methode kann dazu beitragen, Schlüsselfragen in der Beziehung zwischen Mikrostruktur und magnetischen Eigenschaften in paramagnetischen Materialien wie ferritischen Stählen zu beantworten. Der Hauptvorteil dieser Technik besteht darin, dass sie Messungen zwischen QBH ermöglicht, ohne die dynamische Domänenbildgebung zu unterbrechen.

Die erste Aufgabe besteht darin, das für die Bildgebung verwendete Rig vorzubereiten. Dies ist ein Beispiel für ein Rig, das für den Einsatz in einem Experiment bereit ist. In dieser Seitenansicht sind die metallographischen Proben zu sehen.

Ebenfalls sichtbar sind die Erregerspulen. Weitere Details sind in diesem Schaltplan zu sehen. Die Probe besteht aus zwei Teilen, A und B. Teil A ist teilweise von einer polierten Oberfläche für die Domänenbildgebung umgeben.

Teil B wird durch eine Aufnahmespule gewickelt. Das Rig besteht aus drei Teilen. Die Frontplatte hält Teil A.Der Probenhalter hält Teil B.A Die Rückplatte hält einen Hall-Sensor in der Nähe der Aufnahmespule.

Hier sind die zerlegten Elemente des Bohrgeräts, bevor die Proben an Ort und Stelle sind. Beginnen Sie für ein Experiment mit der Vorbereitung der Proben. Bearbeiten Sie die beiden U-förmigen Teile A und B aus dem gewünschten Stahl.

Beachten Sie, dass sich die beiden leicht unterscheiden, wobei Teil A eine Fase an einer breiteren Stange hat. Fokussieren Sie sich auf Teil A und stellen Sie eine transparente Halterung mit Warmkompressionsmontage her. Die endgültige Dicke der Halterung sollte fünf bis 10 Millimeter größer sein als die Höhe der Probe.

Arbeiten Sie anschließend mit der montierten Probe an einer Schleifmaschine. Richten Sie die Probe so aus, dass sie mit der offenen Seite auf Siliziumkarbidpapier der Körnung 320 ausgerichtet ist. Fahren Sie mit dem Schleifvorgang fort.

Stoppen Sie, wenn die Beine der Probe auf der Oberfläche sichtbar werden. Richten Sie die Probe neu aus, um die gegenüberliegende Seite mit dem flachen Teil des U zu schleifen. Beginnen Sie erneut mit dem Schleifen und überprüfen Sie häufig. Stoppen Sie, wenn die rechteckige Oberfläche der Probe freigelegt wird.

Verwenden Sie Kaliber, um die Länge der freigelegten Probe zu messen. Sie sollte zunächst etwa 23 Millimeter betragen und damit die Fase widerspiegeln. Fahren Sie mit dem Mahlen und Messen des freigelegten Teils der Probe fort.

Stoppen Sie, sobald die Länge 25 Millimeter beträgt, genau wie bei Teil B. Polieren Sie die Probe, bevor Sie mit dem Ätzen fortfahren. Beginnen Sie mit einer polierten Probe, verwenden Sie ein Wattestäbchen, das in zwei Prozent Nital getaucht ist, und ätzen Sie ein bis fünf Sekunden lang, bis die Oberfläche matt wird. Wenn Sie fertig sind, spülen Sie die Probe mit Wasser ab und föhnen Sie sie trocken.

Bringen Sie die Probe in ein optisches Mikroskop, um zu überprüfen, ob die Mikrostruktur deutlich sichtbar ist. Anschließend polieren Sie die Probe mit einem ein Mikrometer starken Diamantpoliermittel, um die geätzte Oberfläche zu entfernen. Wiederholen Sie die Sequenz des Ätzens, Prüfens und Polierens vier- bis sechsmal.

Dies ist das Endergebnis, nachdem die Oberfläche zwei Minuten lang in einer leuchtenden Suspension poliert wurde. Hier sind die Teile A und B, nachdem sie für das Experiment vorbereitet wurden. Teil B hat eine 50-Wind-Flussdichtemessspule an der längsten Seite.

Wenn Sie die Komponenten fertig haben, erstellen Sie das Domain-Imaging-Rig. Legen Sie die Frontplatte auf eine ebene Fläche. Legen Sie die montierte Probe, Teil A, über das Loch in der Platte und setzen Sie sie in die Platte ein.

Tragen Sie Schmelzklebstoff aus einer Klebepistole um den Umfang der montierten Probe auf, um sie an Ort und Stelle zu halten. Legen Sie als Nächstes Teil A beiseite, um sich auf Teil B zu konzentrieren.Nehmen Sie den Probenhalter und Teil B.Führen Sie Teil B durch die Anregungsspulen in den Boden des Halters ein. Er sollte etwa einen Millimeter aus der Oberseite herausragen.

Holen Sie sich nun die Rückplatte, die an der Seite, die der Probe zugewandt ist, einen Hall-Sensor hat. Richten Sie den Hall-Sensor auf die Probe im Halter aus. Ziehen Sie dann die Muttern locker an, um die beiden zusammenzuhalten.

Holen Sie die Frontplatte mit Teil A heraus.Die Frontplatte muss nun mit dem Rest des Rigs verbunden werden. Um die Montage zu erleichtern, schließen Sie die Erregerspulen an eine Stromquelle an und legen Sie Strom an. Richten Sie das offene Ende von Teil A visuell und mit der Rückkopplung des Elektromagneten an dem offenen Ende von Teil B aus.

Schrauben Sie die obere Platte mit dem Probenhalter an und ziehen Sie die unteren Muttern fest, um die Montage abzuschließen. Für die dynamische Bildgebung halten Sie ein Mikroskop mit einer angeschlossenen Hochgeschwindigkeits-Videokamera bereit. Konzentrieren Sie sich auf die Vorbereitung der Probe.

Für die Verwendung mit dem Mikroskop befestigen Sie das Probenrigg mit Modelliermasse auf einem Objektträger und richten Sie es aus. Ziehen Sie mit einer Pipette einen einzelnen Tropfen des Ferrofluids und tragen Sie es auf die Probenoberfläche auf. Besorgen Sie sich als Nächstes einen sauberen Objektträger aus Glas und legen Sie ihn auf die Probe.

Ziehen Sie den Objektträger langsam von der Probenoberfläche ab, um eine dünne, gleichmäßige, halbtransparente Schicht zu hinterlassen. Stellen Sie das Probenrigg auf den Mikroskoptisch. Stellen Sie als Nächstes die notwendigen Verbindungen für das In-Situ-Domain-Imaging-System her.

In Bezug auf dieses Schema sind die Hauptkomponenten die Kamera, ein benutzerdefinierter BH-Analysator, eine Datenerfassungs-Breakout-Box und ein Computer. Verbinden Sie die Sensorerregerspulen mit dem Leistungsausgang des BH-Analysators. Verbinden Sie den Hall-Sensor mit dem H-Eingangskanal des BH-Analysators und die B-Sensorspulen mit dem B-Eingang.

Die H- und B-Ausgänge des BH-Analysators werden mit den analogen Eingangskanälen der Datenerfassungsbox verbunden. Verbinden Sie den Sync-Eingang und den Trigger der Kamera mit dem Sinc-Out bzw. dem Trigger der Datenerfassungsbox. Der Computer wird mit der Kamera, der Datenerfassungsbox und dem BH-Analysator zur Steuerung und Datenspeicherung verbunden.

Stellen Sie in der BH-Analysatorsoftware die erforderlichen Testparameter ein. Legen Sie in der Datenerfassungssoftware die Datensynchronisierungsparameter für das Experiment fest. Verwenden Sie den BH-Analysator, um einen sinusförmigen Erregerstrom von einem Hertz anzulegen, um die Hauptschleife zu messen.

Überprüfen Sie, ob die angezeigte gemessene BH-Schleife in Bezug auf das Koerzitivfeld, die Reste, die Sättigung und andere Werte in etwa den Erwartungen entspricht. Diese Überprüfung kann darauf hinweisen, ob es ein Problem mit der Kopplung zwischen den Teilen A und B gibt.Wenn die Schleife wie erwartet verläuft, lösen Sie die Kamera aus, um die BH-Schleife aufzuzeichnen und zu überwachen. Dies ist ein Beispiel für Domänenprozesse, die mit dem Domänen-Imaging-System über drei Zyklen einer BH-Schleife aufgezeichnet wurden.

Jeder Zyklus steht für eine Sekunde. Die Aufzeichnung zeigt die Domänendrehung und 180-Grad-Domänenwände, die mit Domänenwand-Pinning-Funktionen interagieren. Die Probe besteht aus Laborstahl mit besonders niedrigen Kohlenstoff- und Kupfersulfidfällungsmitteln.

Hierbei handelt es sich um eine in Situ gemessene BH-Schleife. Die Zahlen geben das Bild der Hochgeschwindigkeitskamera an, das diesem Punkt im Zyklus zugeordnet ist. Beginnen Sie mit dem ersten Frame, beobachten Sie die 180-Grad-Domänenwände in dem Bereich mit der Bezeichnung A. Das Magnetfeld zeigt mit einer Unsicherheit von plus oder minus 10 Grad nach rechts.

Wenn man die BH-Kurve hinaufgeht, betragen die Domänenwände bei Frame 50 einen Winkel von 90 Grad. Im weiteren Verlauf der Kurve werden die 90-Grad-Domänenwände zwischen den Frames 225 und 250 wieder in 180-Grad-Domänenwände umgewandelt. Im Anschluss an das Verfahren kann eine weitere Mikrostrukturcharakterisierung durchgeführt werden, um die Gedächtnisbewegungen mit spezifischen Mikrostrukturmerkmalen wie den Korngrenzen von Ausfällungen oder der Reaktion der Domäne auf die kristallisierte grafische Orientierung der Körner zu verknüpfen.

Nach ihrer Entwicklung ebnete diese Technik den Weg für die Forscher auf dem Gebiet der magnetischen zerstörungsfreien Prüfung und der magnetischen Materialien, um grundlegende Zusammenhänge zwischen der Speicherbewegung, der Mikrostruktur und den magnetischen Eigenschaften aufzudecken. Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie Sie durch eine bessere Technik optimale automatisierte Muster in Baustählen erhalten und wie Sie In-Situ-BH-Messungen mit dynamischer Domänenbildgebung realisieren können.