Configuración optimizada y protocolo para la proyección de imagen de dominio magnético con In Situ la medición histéresis

El objetivo general de este experimento es demostrar un nuevo sistema de imágenes dinámicas de dominio magnético con mediciones de BH in situ, y cómo usarlo para vincular el movimiento de la pared del dominio magnético con las curvas de BH. Este método puede ayudar a responder preguntas clave en la relación entre la microestructura y las propiedades magnéticas en materiales paramagnéticos como los aceros ferríticos. La principal ventaja de esta técnica es que permite realizar mediciones entre QBH sin interrumpir la obtención de imágenes en el dominio dinámico.

La primera tarea es preparar el equipo utilizado para la obtención de imágenes. Este es un ejemplo de un equipo que está listo para su uso en un experimento. Las muestras metalográficas son visibles en esta vista lateral.

También son visibles las bobinas de excitación. Se pueden ver más detalles en este esquema. La muestra consta de dos partes, A y B. La parte A está parcialmente revestida en una superficie pulida para la obtención de imágenes de dominio.

La parte B se enrolla mediante una bobina de recogida. El aparejo consta de tres partes. La placa frontal sostiene la pieza A.El portamuestras sostiene la pieza B.La placa posterior A sostiene un sensor Hall cerca de la bobina de recogida.

Aquí están los elementos desmontados de la plataforma antes de que las muestras estén en su lugar. Para un experimento, comience por preparar las muestras. Mecanize las dos piezas en forma de U, A y B, del acero de interés.

Tenga en cuenta que los dos son ligeramente diferentes, con la parte A con biselado en una barra más ancha. Concéntrese en la parte A y produzca una montura transparente utilizando el montaje de compresión en caliente. El grosor final de la montura debe ser de cinco a 10 milímetros mayor que la altura de la muestra.

A continuación, trabaje con la muestra montada en una máquina de molienda. Oriente la muestra para que quede abierta con caras laterales de papel de carburo de silicona de grano 320. Continúe con el proceso de molienda.

Deténgase cuando las patas de la muestra se revelen en la superficie. Vuelva a orientar la muestra para moler el lado opuesto con la parte plana de la U. Comience a moler nuevamente y verifique con frecuencia. Deténgase cuando se revele la superficie rectangular de la muestra.

Utilice calibres para medir la longitud de la muestra revelada. Inicialmente debe ser de unos 23 milímetros, reflejando el chaflán. Continúe moliendo y midiendo la porción revelada de la muestra.

Deténgase tan pronto como se mida que la longitud sea de 25 milímetros, lo mismo que la parte B. Pula la muestra antes de pasar a grabarla. Comenzando con la muestra pulida, use un hisopo de algodón humedecido en un dos por ciento de nital y grabe durante uno a cinco segundos hasta que la superficie se vuelva mate. Cuando termine, enjuague la muestra con agua y séquela con un soplo.

Llevar la muestra a un microscopio óptico para comprobar que la microestructura es claramente visible. A continuación, pula la muestra con un agente pulidor de diamante de un micrómetro para eliminar la superficie grabada. Repita la secuencia de grabado, inspección y pulido de cuatro a seis veces.

Este es el resultado final después de pulir la superficie en una suspensión luminosa durante dos minutos. Aquí están las partes A y B después de que se hayan preparado para el experimento. La parte B tiene una bobina de medición de densidad de flujo de 50 vueltas en su lado más largo.

Con los componentes listos, construya el equipo de creación de imágenes de dominio. Coloque la placa frontal sobre una superficie plana. Coloque la muestra montada, parte A sobre el orificio de la placa y colóquela dentro.

Aplique termofusible de una pistola de pegamento alrededor de la circunferencia de la muestra montada para mantenerla en su lugar. A continuación, deje la parte A a un lado para concentrarse en la parte B. Obtenga el soporte de muestras y la parte B. Inserte la parte B a través de las bobinas de excitación en la parte inferior del soporte. Debe sobresalir aproximadamente un milímetro de la parte superior.

Ahora obtenga la placa posterior, que tiene un sensor Hall en el lado que mira hacia la muestra. Alinee el sensor Hall con la muestra en el soporte. A continuación, apriete sin apretar las tuercas para mantener las dos juntas.

Recupere la placa frontal con la pieza A. La placa frontal ahora tiene que estar conectada al resto del equipo. Para ayudar con el montaje, conecte las bobinas de excitación a una fuente de corriente y aplique corriente. Alinee el extremo abierto de la parte A con el extremo abierto de la parte B visualmente y con la retroalimentación del electroimán.

Atornille la placa superior al portamuestras y apriete las tuercas inferiores para completar el conjunto. Para realizar imágenes dinámicas, tenga listo un microscopio con una cámara de video de alta velocidad conectada. Centra la atención en la preparación de la muestra.

Para usar con el microscopio, fije el aparejo de muestra a un portaobjetos de vidrio con arcilla para modelar y nivele. Extraiga una sola gota del ferrofluido con una pipeta y aplíquela sobre la superficie de la muestra. A continuación, obtenga un portaobjetos de microscopio de vidrio limpio y colóquelo sobre la muestra.

Retire lentamente el portaobjetos de vidrio de la superficie de la muestra para dejar una capa delgada, uniforme y semitransparente. Coloque el equipo de muestras en la platina del microscopio. A continuación, realice las conexiones necesarias para el sistema de imágenes de dominio In Situ.

En referencia a este esquema, los componentes principales son la cámara, un analizador BH personalizado, una caja de conexiones de adquisición de datos y una computadora. Conecte las bobinas de excitación del sensor a la potencia de salida del analizador BH. Conecte el sensor Hall al canal de entrada H del analizador BH y las bobinas del sensor B a la entrada B.

Las salidas H y B del analizador BH se conectan a los canales de entrada analógica de la caja de adquisición de datos. Conecte la entrada de sincronización y el disparador de la cámara a la salida sinc y el disparador de la caja de adquisición de datos, respectivamente. La computadora se conecta a la cámara, la caja de adquisición de datos y el analizador BH para el control y el almacenamiento de datos.

Dentro del software del analizador BH, configure los parámetros de prueba necesarios. En el software de adquisición de datos, establezca los parámetros de sincronización de datos para el experimento. Utilice el analizador BH para aplicar una corriente sinusoidal de excitación de un hercio para medir el bucle principal.

Compruebe que el bucle BH medido que se muestra es aproximadamente el esperado en términos del campo coercitivo, los remanentes, la saturación y otros valores. Esta comprobación puede indicar si hay un problema con el acoplamiento entre las partes A y B. Si el bucle es el esperado, active la cámara para grabar y supervisar el bucle BH. Este es un ejemplo de procesos de dominio registrados utilizando el sistema de imágenes de dominio durante tres ciclos de un bucle BH.

Cada ciclo representa un segundo. La grabación revela la rotación del dominio y los muros de dominio de 180 grados que interactúan con las características de fijación del muro del dominio. La muestra es acero de laboratorio con precipitantes de sulfuro de cobre y carbono extra bajo.

Se trata de un bucle BH medido in situ. Los números indican el marco de la cámara de alta velocidad asociado con ese punto del ciclo. Comenzando con el primer fotograma, observe las paredes de dominio de 180 grados en la región etiquetada como A. El campo magnético apunta a la derecha con una incertidumbre de más o menos 10 grados.

Subiendo por la curva BH, en el fotograma 50 las paredes del dominio son de 90 grados. Continuando a lo largo de la curva, los muros de dominio de 90 grados se convierten en muros de dominio de 180 grados entre los marcos 225 y 250. Siguiendo el procedimiento, se puede realizar una caracterización adicional de la microestructura para vincular los movimientos de memoria a características específicas de la microestructura, como los límites de grano de los precipitados o la reacción del dominio a la orientación gráfica cristalizada de los granos.

Después de su desarrollo, esta técnica allanó el camino para que los investigadores en el campo de las pruebas magnéticas no destructivas y los materiales magnéticos expusieran los vínculos fundamentales entre el movimiento de la memoria, la microestructura y las propiedades magnéticas. Después de ver este video, debería tener una buena comprensión de cómo obtener patrones automatizados óptimos en aceros estructurales mediante una mejor técnica, y cómo realizar la medición de BH in situ con imágenes de dominio dinámico.