Installation optimisée et protocole d’imagerie de domaines magnétiques sur mesure In Situ de hystérésis

L’objectif global de cette expérience est de démontrer un nouveau système d’imagerie dynamique du domaine magnétique avec des mesures BH in situ, et comment l’utiliser pour relier le mouvement de la paroi du domaine magnétique aux courbes BH. Cette méthode peut aider à répondre à des questions clés sur la relation entre la microstructure et les propriétés magnétiques dans les matériaux paramagnétiques tels que les aciers ferritiques. Le principal avantage de cette technique est qu’elle permet des mesures inter QBH sans interrompre l’imagerie dynamique du domaine.

La première tâche consiste à préparer le banc utilisé pour l’imagerie. Voici un exemple de plate-forme prête à l’emploi dans une expérience. Les échantillons métallographiques sont visibles sur cette vue latérale.

Les bobines d’excitation sont également visibles. Plus de détails peuvent être vus dans ce schéma. L’échantillon se compose de deux parties, A et B.La partie A est partiellement enfermée dans une surface polie pour l’imagerie de domaine.

La partie B est enroulée par une bobine de ramassage. Le gréement se compose de trois parties. La plaque avant contient la partie A.Le porte-échantillon contient la partie B.Une plaque arrière contient un capteur à effet Hall près de la bobine de ramassage.

Voici les éléments démontés de la plate-forme avant que les échantillons ne soient en place. Pour une expérience, commencez par préparer les échantillons. Usinez les deux pièces en forme de U, A et B à partir de l’acier d’intérêt.

Notez que les deux sont légèrement différents, la partie A ayant un chanfreinage sur une barre plus large. Concentrez-vous sur la partie A et produisez un support transparent à l’aide d’un montage par compression à chaud. L’épaisseur finale de la monture doit être supérieure de cinq à 10 millimètres à la hauteur de l’échantillon.

Ensuite, travaillez avec l’échantillon monté sur une rectifieuse. Orientez l’échantillon de manière à ce que son côté ouvert fasse face à du papier carbure de silicium de grain 320. Poursuivez le processus de broyage.

Arrêtez-vous lorsque les pattes de l’échantillon sont révélées à la surface. Réorientez l’échantillon pour broyer le côté opposé avec la partie plate du U.Recommencez à broyer et vérifiez fréquemment. Arrêtez-vous lorsque la surface rectangulaire de l’échantillon est révélée.

Utilisez des calibres pour mesurer la longueur de l’échantillon révélé. Il doit initialement être d’environ 23 millimètres, reflétant le chanfrein. Continuez à broyer et à mesurer la partie révélée de l’échantillon.

Arrêtez-vous dès que la longueur est mesurée à 25 millimètres, comme pour la pièce B.Polissez l’échantillon avant de passer à la gravure. En commençant par un échantillon poli, utilisez un coton-tige trempé dans du nital à deux pour cent et dépolissez pendant une à cinq secondes jusqu’à ce que la surface devienne mate. Une fois terminé, rincez l’échantillon à l’eau et séchez-le par soufflage.

Placez l’échantillon dans un microscope optique pour vérifier que la microstructure est bien visible. Polissez ensuite l’échantillon avec un agent de polissage diamanté d’un micromètre pour enlever la surface gravée. Répétez la gravure, inspectez, polissez la séquence quatre à six fois.

C’est le résultat final après avoir poli la surface dans une suspension lumineuse pendant deux minutes. Voici les parties A et B après qu’elles ont été préparées pour l’expérience. La partie B est dotée d’une bobine de mesure de la densité de flux de 50 tours sur son côté le plus long.

Une fois les composants prêts, construisez le banc d’imagerie de domaine. Placez la plaque frontale sur une surface plane. Placez l’échantillon monté, partie A, sur le trou de la plaque et insérez-le à l’intérieur.

Appliquez de la colle thermofusible à l’aide d’un pistolet à colle sur toute la circonférence de l’échantillon monté pour le maintenir en place. Ensuite, mettez la partie A de côté pour vous concentrer sur la partie B.Procurez-vous le porte-échantillon et la pièce B.Insérez la partie B à travers les bobines d’excitation dans le bas du support. Il doit dépasser d’environ un millimètre du haut.

Procurez-vous maintenant la plaque arrière, qui a un capteur à effet Hall sur le côté qui fait face à l’échantillon. Alignez le capteur à effet Hall avec l’échantillon dans le support. Serrez ensuite sans serrer les écrous pour maintenir les deux ensemble.

Récupérez la plaque avant avec la pièce A.La plaque avant doit maintenant être connectée au reste de la plate-forme. Pour faciliter l’assemblage, connectez les bobines d’excitation à une source de courant et appliquez du courant. Alignez l’extrémité ouverte de la pièce A avec l’extrémité ouverte de la partie B visuellement et avec le retour de l’électroaimant.

Boulonnez la plaque supérieure au porte-échantillon et serrez les écrous inférieurs pour terminer l’assemblage. Pour effectuer une imagerie dynamique, munissez-vous d’un microscope équipé d’une caméra vidéo haute vitesse. Concentrez-vous sur la préparation de l’échantillon.

Pour une utilisation avec le microscope, fixez le dispositif d’échantillonnage à une lame de verre avec de la pâte à modeler et nivelez-le. Prélevez une seule goutte de ferrofluide à l’aide d’une pipette et appliquez-la sur la surface de l’échantillon. Ensuite, prenez une lame de microscope en verre propre et placez-la sur l’échantillon.

Retirez lentement la lame de verre de la surface de l’échantillon pour laisser une couche mince, uniforme et semi-transparente. Placez le banc d’échantillonnage sur la platine du microscope. Ensuite, effectuez les connexions nécessaires pour le système d’imagerie du domaine In Situ.

En se référant à ce schéma, les principaux composants sont la caméra, un analyseur BH personnalisé, un boîtier d’acquisition de données et un ordinateur. Connectez les bobines d’excitation du capteur à la puissance de sortie de l’analyseur BH. Connectez le capteur à effet Hall au canal d’entrée H de l’analyseur BH et les bobines du capteur B à l’entrée B.

Les sorties H et B de l’analyseur BH se connectent aux voies d’entrée analogiques du boîtier d’acquisition de données. Connectez l’entrée de synchronisation et le déclencheur de la caméra à la sortie et au déclencheur du boîtier d’acquisition de données, respectivement. L’ordinateur se connecte à la caméra, au boîtier d’acquisition de données et à l’analyseur BH pour le contrôle et le stockage des données.

Dans le logiciel de l’analyseur BH, définissez les paramètres de test nécessaires. Dans le logiciel d’acquisition de données, définissez les paramètres de synchronisation des données pour l’expérience. Utilisez l’analyseur BH pour appliquer un courant sinusoïdal d’excitation d’un hertz afin de mesurer la boucle principale.

Vérifiez que la boucle BH mesurée affichée est à peu près comme prévu en termes de champ coercitif, de résidus, de saturation et d’autres valeurs. Cette vérification peut indiquer s’il y a un problème avec le couplage entre les parties A et B.Si la boucle est comme prévu, déclenchez l’enregistrement et la surveillance de la boucle BH par la caméra. Il s’agit d’un exemple de processus de domaine enregistrés à l’aide du système d’imagerie de domaine sur trois cycles d’une boucle BH.

Chaque cycle représente une seconde. L’enregistrement révèle une rotation de domaine et des parois de domaine à 180 degrés interagissant avec les caractéristiques d’épinglage de paroi de domaine. L’échantillon est de l’acier de laboratoire avec des précipitants à très faible teneur en carbone et des sulfures de cuivre.

Il s’agit d’une boucle BH mesurée in situ. Les chiffres indiquent l’image de la caméra à grande vitesse associée à ce point du cycle. En commençant par la première image, observez les parois du domaine à 180 degrés dans la région étiquetée A.Le champ magnétique pointe vers la droite avec une incertitude de plus ou moins 10 degrés.

En remontant la courbe BH, à l’image 50, les parois du domaine sont à 90 degrés. En continuant le long de la courbe, les murs de domaine à 90 degrés reviennent à des murs de domaine à 180 degrés entre les cadres 225 et 250. À la suite de la procédure, une caractérisation supplémentaire de la microstructure peut être effectuée pour relier les mouvements de la mémoire à des caractéristiques de microstructure spécifiques telles que les joints de grains des précipités ou la réaction du domaine à l’orientation graphique cristallisée des grains.

Après son développement, cette technique a ouvert la voie aux chercheurs dans le domaine du contrôle magnétique non destructif et des matériaux magnétiques pour exposer des liens fondamentaux entre le mouvement de la mémoire, la microstructure et les propriétés magnétiques. Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la façon d’obtenir des modèles automatisés optimaux dans les aciers de construction grâce à une meilleure technique, et de la manière de réaliser des mesures BH in situ avec l’imagerie dynamique dans le domaine.