Installazione ottimizzata e protocollo per l'Imaging di dominio magnetico con In Situ isteresi misura

L'obiettivo generale di questo esperimento è quello di dimostrare un nuovo sistema di imaging dinamico del dominio magnetico con misure BH in situ e come utilizzarlo per collegare il movimento della parete del dominio magnetico con le curve BH. Questo metodo può aiutare a rispondere a domande chiave sulla relazione tra microstruttura e proprietà magnetiche in materiali paramagnetici come gli acciai ferritici. Il vantaggio principale di questa tecnica è che consente misure inter QBH senza interrompere l'imaging del dominio dinamico.

Il primo compito è quello di preparare il rig utilizzato per l'imaging. Questo è un esempio di un rig pronto per l'uso in un esperimento. I campioni metallografici sono visibili in questa vista laterale.

Sono visibili anche le bobine di eccitazione. Maggiori dettagli possono essere visti in questo schema. Il campione è costituito da due parti, A e B.La parte A è parzialmente racchiusa in una superficie lucida per l'imaging del dominio.

La parte B è avvolta da una bobina di raccolta. Il rig è composto da tre parti. La piastra frontale contiene la parte A.Il supporto del campione contiene la parte B.La piastra posteriore contiene un sensore Hall vicino alla bobina di raccolta.

Ecco gli elementi smontati del rig prima che i campioni siano in posizione. Per un esperimento, inizia preparando i campioni. Lavorare le due parti a forma di U, A e B dall'acciaio di interesse.

Si noti che i due sono leggermente diversi, con la parte A che presenta smussatura su una barra più larga. Concentrati sulla parte A e produci una montatura trasparente utilizzando il montaggio a compressione calda. Lo spessore finale della montatura deve essere da cinque a 10 millimetri maggiore dell'altezza del campione.

Quindi, lavorare con il campione montato su una rettificatrice. Orientare il campione in modo che sia aperto con le facce laterali in carta al carburo di silicio a grana 320. Procedere con il processo di macinazione.

Fermarsi quando le gambe del campione si rivelano in superficie. Riorientare il campione per macinare il lato opposto con la parte piatta dell'U.Ricominciare a macinare e controllare frequentemente. Fermarsi quando viene rivelata la superficie rettangolare del campione.

Usa i calibri per misurare la lunghezza del campione rivelato. Inizialmente dovrebbe essere di circa 23 millimetri, riflettendo lo smusso. Continuare a macinare e misurare la parte rivelata del campione.

Fermarsi non appena la lunghezza viene misurata in 25 millimetri, la stessa della parte B.Lucidare il campione prima di passare all'incisione. Partendo dal campione lucidato, utilizzare un batuffolo di cotone imbevuto di nital al due percento e mordenzare da uno a cinque secondi fino a quando la superficie diventa opaca. Al termine, sciacquare il campione con acqua e asciugarlo con un soffio.

Portare il campione al microscopio ottico per verificare che la microstruttura sia chiaramente visibile. Quindi lucidare il campione con un agente lucidante diamantato da un micrometro per rimuovere la superficie incisa. Ripetere la sequenza di mordenzatura, ispezione e lucidatura da quattro a sei volte.

Questo è il risultato finale dopo aver lucidato la superficie in sospensione luminosa per due minuti. Ecco le parti A e B dopo che sono state preparate per l'esperimento. La parte B ha una bobina di misurazione della densità del flusso di 50 spire sul lato più lungo.

Con i componenti pronti, costruire il rig di imaging del dominio. Posizionare la piastra frontale su una superficie piana. Posizionare il campione montato, parte A sopra il foro della piastra e inserirlo all'interno.

Applicare la colla a caldo di una pistola per colla attorno alla circonferenza del campione montato per tenerlo in posizione. Quindi, mettere da parte la parte A per concentrarsi sulla parte B.Prendi il supporto del campione e la parte B.Inserisci la parte B attraverso le bobine di eccitazione nella parte inferiore del supporto. Dovrebbe sporgere di circa un millimetro dalla parte superiore.

Ora prendi la piastra posteriore, che ha un sensore Hall sul lato rivolto verso il campione. Allineare il sensore Hall con il campione nel supporto. Quindi serrare senza stringere i dadi per tenere insieme i due.

Recupera la piastra frontale con la parte A.La piastra frontale ora deve essere collegata al resto del rig. Per facilitare l'assemblaggio, collegare le bobine di eccitazione a una sorgente di corrente e applicare corrente. Allineare visivamente l'estremità aperta della parte A con l'estremità aperta della parte B e con il feedback dell'elettromagnete.

Avvitare la piastra superiore al portacampioni e serrare i dadi inferiori per completare l'assemblaggio. Per eseguire l'imaging dinamico, tenere a portata di mano un microscopio con una videocamera ad alta velocità collegata. Prestare attenzione alla preparazione del campione.

Per l'uso con il microscopio, fissare il sample rig su un vetrino con argilla da modellare e livellarlo. Aspirare una singola goccia di fluido ferroso con una pipetta e applicarla sulla superficie del campione. Quindi, prendi un vetrino da microscopio in vetro pulito e posizionalo sul campione.

Estrarre lentamente il vetrino dalla superficie del campione per lasciare uno strato sottile, uniforme e semitrasparente. Posizionare il supporto per campioni sul tavolino del microscopio. Successivamente effettuare i collegamenti necessari per il sistema di imaging del dominio In Situ.

Facendo riferimento a questo schema, i componenti principali sono la fotocamera, un analizzatore BH personalizzato, una breakout box per l'acquisizione dei dati e un computer. Collegare le bobine di eccitazione del sensore alla potenza di uscita dell'analizzatore BH. Collegare il sensore Hall al canale di ingresso H dell'analizzatore BH e le bobine del sensore B all'ingresso B.

Le uscite H e B dell'analizzatore BH si collegano ai canali di ingresso analogici della scatola di acquisizione dati. Collegare l'ingresso di sincronizzazione e il trigger della fotocamera rispettivamente all'uscita sinc e al trigger della scatola di acquisizione dati. Il computer si collega alla fotocamera, alla scatola di acquisizione dati e all'analizzatore BH per il controllo e l'archiviazione dei dati.

All'interno del software dell'analizzatore BH, impostare i parametri di test necessari. Nel software di acquisizione dati, impostare i parametri di sincronizzazione dei dati per l'esperimento. Utilizzare l'analizzatore BH per applicare una corrente sinusoidale di eccitazione di un hertz per misurare il loop principale.

Verificare che il ciclo BH misurato visualizzato sia all'incirca quello previsto in termini di campo coercitivo, residui, saturazione e altri valori. Questo controllo può indicare se c'è un problema con l'accoppiamento tra le parti A e B.Se il loop è quello previsto, attivare la telecamera per registrare e monitorare il loop BH. Questo è un esempio di processi di dominio registrati utilizzando il sistema di imaging di dominio su tre cicli di un ciclo BH.

Ogni ciclo rappresenta un secondo. La registrazione rivela la rotazione del dominio e le pareti di dominio a 180 gradi che interagiscono con le funzioni di blocco delle pareti di dominio. Il campione è acciaio da laboratorio con precipitanti a bassissimo tenore di carbonio e solfuro di rame.

Si tratta di un loop BH misurato in situ. I numeri indicano il fotogramma della telecamera ad alta velocità associato a quel punto del ciclo. A partire dal primo fotogramma, osservare le pareti del dominio a 180 gradi nella regione etichettata A.Il campo magnetico punta a destra con un'incertezza di più o meno 10 gradi.

Procedendo lungo la curva BH, al fotogramma 50 le pareti del dominio sono di 90 gradi. Proseguendo lungo la curva, i muri di dominio a 90 gradi tornano a muri di dominio a 180 gradi tra i fotogrammi 225 e 250. Dopo la procedura, è possibile eseguire un'ulteriore caratterizzazione della microstruttura per collegare i movimenti della memoria a specifiche caratteristiche della microstruttura come i bordi dei grani dei precipitati o la reazione del dominio all'orientamento grafico cristallizzato dei grani.

Dopo il suo sviluppo, questa tecnica ha aperto la strada ai ricercatori nel campo dei test magnetici non distruttivi e ai materiali magnetici per esporre i collegamenti fondamentali tra il movimento della memoria, la microstruttura e le proprietà magnetiche. Dopo aver visto questo video dovresti avere una buona comprensione di come ottenere modelli automatizzati ottimali negli acciai strutturali con una tecnica migliore e di come realizzare la misurazione BH in situ con l'imaging dinamico del dominio.