Zoptymalizowana konfiguracja i protokół obrazowania w domenie magnetycznej z pomiarem histerezy in situ

Ogólnym celem tego eksperymentu jest zademonstrowanie nowatorskiego dynamicznego systemu obrazowania domeny magnetycznej z pomiarami BH in Situ oraz sposobu wykorzystania go do powiązania ruchu ściany domeny magnetycznej z krzywymi BH. Metoda ta może pomóc odpowiedzieć na kluczowe pytania dotyczące związku między mikrostrukturą a właściwościami magnetycznymi w materiałach paramagnetycznych, takich jak stale ferrytyczne. Główną zaletą tej techniki jest to, że umożliwia ona pomiary między QBH bez przerywania dynamicznego obrazowania domenowego.

Pierwszym zadaniem jest przygotowanie sprzętu wykorzystywanego do obrazowania. Jest to przykład zestawu, który jest gotowy do użycia w eksperymencie. Próbki metalograficzne są widoczne w tym widoku z boku.

Widoczne są również cewki wzbudzenia. Więcej szczegółów można zobaczyć na tym schemacie. Próbka składa się z dwóch części, A i B. Część A jest częściowo pokryta polerowaną powierzchnią do obrazowania domenowego.

Część B jest nawijana przez cewkę odbiorczą. Zestaw składa się z trzech części. Na płycie przedniej znajduje się część A.Na płycie przedniej znajduje się część B.Na tylnej płycie znajduje się czujnik Halla w pobliżu cewki odbiorczej.

Oto zdemontowane elementy platformy przed umieszczeniem próbek na miejscu. W przypadku eksperymentu zacznij od przygotowania próbek. Obrób dwie części w kształcie litery U, A i B, z interesującej nas stali.

Zwróć uwagę, że oba są nieco inne, przy czym część A ma fazowanie na szerszym pręcie. Skoncentruj się na części A i utwórz przezroczyste mocowanie za pomocą montażu kompresyjnego na gorąco. Ostateczna grubość mocowania powinna być o pięć do 10 milimetrów większa niż wysokość próbki.

Następnie pracuj z zamontowaną próbką na szlifierce. Ustaw próbkę tak, aby była otwarta bocznie z papieru z węglika krzemu o ziarnistości 320. Kontynuuj proces mielenia.

Zatrzymaj się, gdy nogi próbki ujawnią się na powierzchni. Zmień orientację próbki, aby zmielić przeciwną stronę płaskiej części U. Rozpocznij mielenie ponownie i często sprawdzaj. Zatrzymać się, gdy ujawni się prostokątna powierzchnia próbki.

Użyj kalibrów, aby zmierzyć długość ujawnionej próbki. Początkowo powinien wynosić około 23 milimetry, odzwierciedlając fazę. Kontynuować mielenie i odmierzanie ujawnionej części próbki.

Zatrzymaj się, gdy tylko długość zostanie zmierzona na 25 milimetrów, tak samo jak część B. Wypoleruj próbkę przed przejściem do jej wytrawiania. Zaczynając od wypolerowanej próbki, użyj bawełnianego wacika zamoczonego w dwuprocentowym nitalu i wytrawiaj przez jedną do pięciu sekund, aż powierzchnia stanie się matowa. Po zakończeniu spłucz próbkę wodą i wysusz ją.

Weź próbkę do mikroskopu optycznego, aby sprawdzić, czy mikrostruktura jest wyraźnie widoczna. Następnie wypoleruj próbkę diamentowym środkiem polerskim o długości jednego mikrometra, aby usunąć wytrawioną powierzchnię. Powtórz sekwencję wytrawiania, sprawdź, wypoleruj cztery do sześciu razy.

Jest to efekt końcowy po polerowaniu powierzchni w świetlistej zawiesinie przez dwie minuty. Oto części A i B po ich przygotowaniu do eksperymentu. Część B ma 50-zwojową cewkę do pomiaru gęstości strumienia na najdłuższym boku.

Mając gotowe komponenty, zbuduj platformę do obrazowania domenowego. Umieść płytę czołową na płaskiej powierzchni. Umieść zamontowaną próbkę, część A nad otworem w płytce i włóż ją do środka.

Nałóż klej topliwy z pistoletu do klejenia na obwód zamontowanej próbki, aby utrzymać ją na miejscu. Następnie odłóż część A na bok, aby skupić się na części B. Weź uchwyt na próbkę i część B. Włóż część B przez cewki wzbudzenia do dolnej części uchwytu. Powinien wystawać około jednego milimetra od góry.

Teraz weź tylną płytę, która ma czujnik halla po stronie skierowanej w stronę próbki. Wyrównaj czujnik Halla z próbką w uchwycie. Następnie luźno dokręć nakrętki, aby utrzymać je razem.

Odzyskaj płytę czołową za pomocą części A. Płyta czołowa musi być teraz połączona z resztą platformy. Aby pomóc w montażu, podłącz cewki wzbudzenia do źródła prądu i doprowadź prąd. Wyrównaj otwarty koniec części A z otwartym końcem części B wizualnie i ze sprzężeniem zwrotnym elektromagnesu.

Przykręć górną płytę do uchwytu próbki i dokręć dolne nakrętki, aby zakończyć montaż. Do wykonywania obrazowania dynamicznego należy przygotować mikroskop z dołączoną szybką kamerą wideo. Zwróć uwagę na przygotowanie próbki.

Do użytku z mikroskopem przymocuj zestaw do pobierania próbek do szkiełka podstawowego z plasteliną i wypoziomuj go. Narysuj pojedynczą kroplę płynu żelazowego za pomocą pipety i nałóż ją na powierzchnię próbki. Następnie weź czyste szklane szkiełko mikroskopowe i umieść je na próbce.

Powoli ściągnij szkiełko z powierzchni próbki, aby pozostawić cienką, jednolitą, półprzezroczystą warstwę. Umieść zestaw do pobierania próbek na stoliku mikroskopu. Następnie wykonaj niezbędne połączenia dla systemu obrazowania w domenie in situ.

Odnosząc się do tego schematu, głównymi komponentami są kamera, niestandardowy analizator BH, skrzynka do zbierania danych i komputer. Podłącz cewki wzbudzenia czujnika do wyjścia mocy analizatora BH. Podłącz czujnik Halla do kanału wejściowego H analizatora BH, a cewki czujnika B do wejścia B.

Wyjścia H i B analizatora BH łączą się z analogowymi kanałami wejściowymi skrzynki akwizycji danych. Podłącz wejście synchronizacji i spust kamery odpowiednio do wyjścia zaciskowego i wyzwalacza skrzynki akwizycji danych. Komputer łączy się z kamerą, skrzynką akwizycji danych i analizatorem BH w celu sterowania i przechowywania danych.

W oprogramowaniu analizatora BH ustaw niezbędne parametry testu. W oprogramowaniu do akwizycji danych ustaw parametry synchronizacji danych dla eksperymentu. Użyj analizatora BH, aby zastosować prąd sinusoidalny wzbudzenia o częstotliwości jednego herca do pomiaru głównej pętli.

Sprawdź, czy wyświetlana zmierzona pętla BH jest mniej więcej zgodna z oczekiwaniami pod względem pola koercji, pozostałości, nasycenia i innych wartości. Ta kontrola może wskazać, czy występuje problem ze sprzężeniem między częściami A i B. Jeśli pętla jest zgodna z oczekiwaniami, uruchom kamerę, aby nagrywać i monitorować pętlę BH. Jest to przykład procesów dziedzinowych zarejestrowanych za pomocą systemu obrazowania domeny w ciągu trzech cykli pętli BH.

Każdy cykl reprezentuje jedną sekundę. Nagranie przedstawia obrót domeny i ściany domen o 180 stopni wchodzące w interakcję z funkcjami przypinania ścian domen. Próbka to stal laboratoryjna z bardzo niskowęglowymi i siarczkowymi filtrami miedzi.

Jest to pętla BH mierzona in situ. Liczby wskazują klatkę kamery o dużej szybkości skojarzoną z tym punktem cyklu. Zaczynając od pierwszej klatki, obserwuj 180-stopniowe ściany domeny w obszarze oznaczonym jako A. Pole magnetyczne jest skierowane w prawo z niepewnością plus lub minus 10 stopni.

Idąc w górę krzywej BH, przy klatce 50 ściany domeny mają 90 stopni. Kontynuując wzdłuż krzywej, ściany domeny 90 stopni powracają do ścian domeny o kącie 180 stopni między ramkami 225 i 250. Po tej procedurze można przeprowadzić dalszą charakterystykę mikrostruktury w celu powiązania ruchów pamięci z określonymi cechami mikrostruktury, takimi jak granice ziaren osadów lub reakcja domeny na skrystalizowaną orientację graficzną ziaren.

Po jej opracowaniu, technika ta utorowała drogę naukowcom w dziedzinie magnetycznych badań nieniszczących i materiałów magnetycznych, aby ujawnić fundamentalne powiązania między ruchem pamięci, mikrostrukturą i właściwościami magnetycznymi. Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć, jak uzyskać optymalne zautomatyzowane szablony w stalach konstrukcyjnych za pomocą lepszej techniki oraz jak wykonać pomiar In Situ BH za pomocą dynamicznego obrazowania domenowego.