Оптимизированные настройки и протокол для визуализации магнитных доменов с в местах измерений Гистерезис

Общая цель этого эксперимента — продемонстрировать новую систему динамической визуализации магнитного домена с измерениями in situ BH и способы ее использования для связи движения магнитной стенки домена с кривыми BH. Этот метод может помочь ответить на ключевые вопросы о взаимосвязи между микроструктурой и магнитными свойствами в парамагнитных материалах, таких как ферритные стали. Основное преимущество этого метода заключается в том, что он позволяет проводить измерения между QBH без прерывания визуализации в динамической области.

Первая задача — подготовить оснастку, используемую для визуализации. Это пример рига, который готов к использованию в эксперименте. Металлографические образцы видны на этом виде сбоку.

Также видны катушки возбуждения. Более подробно можно посмотреть на этой схеме. Образец состоит из двух частей, А и В. Часть А частично заключена в полированную поверхность для визуализации в домене.

Часть B наматывается на катушку звукоснимателя. Оснастка состоит из трех частей. Передняя пластина содержит часть A. Держатель образца содержит часть B. Задняя пластина содержит датчик Холла рядом с катушкой захвата.

Здесь представлены разобранные элементы оснастки до того, как образцы будут установлены на место. Для эксперимента начните с подготовки образцов. Обработайте две U-образные детали, A и B, из интересующей стали.

Обратите внимание, что они немного отличаются, при этом часть A имеет фаску на более широкой полосе. Сфокусируйтесь на части А и изготовьте прозрачное крепление с помощью горячего сжатия. Конечная толщина крепления должна быть на пять-10 миллиметров больше высоты образца.

Далее работайте с смонтированным образцом на шлифовальном станке. Ориентируйте образец так, чтобы он был открыт боковыми гранями с зернистостью 320 бумаги из карбида кремния. Приступайте к процессу шлифовки.

Остановитесь, когда ножки образца обнаружатся на поверхности. Переориентируйте образец так, чтобы шлифовать противоположную сторону с плоской частью U. Начните шлифовку еще раз и часто проверяйте. Остановитесь, когда прямоугольная поверхность образца будет раскрыта.

Используйте калибры для измерения длины выявленного образца. Она изначально должна составлять около 23 миллиметров, отражая фаску. Продолжайте шлифовку и отмеряйте выявленную порцию пробы.

Остановитесь, как только длина будет измерена равной 25 миллиметрам, так же, как и часть Б. Отполируйте образец перед тем, как перейти к его травлению. Начиная с полированного образца, используйте ватный тампон, смоченный в двухпроцентном нитрале, и протравливайте в течение одной-пяти секунд, пока поверхность не станет матовой. Когда закончите, промойте образец водой и высушите его феном.

Возьмите образец в оптический микроскоп, чтобы убедиться, что микроструктура хорошо видна. Затем отполируйте образец алмазным полировальным средством размером в один микрометр, чтобы удалить травленую поверхность. Повторите последовательность травления, осмотра, полировки от четырех до шести раз.

Это окончательный результат после полировки поверхности в светящейся суспензии в течение двух минут. Вот части А и Б после того, как они были подготовлены к эксперименту. Часть B имеет катушку для измерения плотности потока на 50 витков на самой длинной стороне.

Когда компоненты готовы, соберите оснастку для создания образов доменов. Поместите переднюю панель на ровную поверхность. Поместите смонтированный образец, часть А над отверстием в пластине и вставьте его внутрь.

Нанесите термоклей из клеевого пистолета по окружности установленного образца, чтобы удержать его на месте. Затем отложите часть А в сторону, чтобы сосредоточиться на части Б. Возьмите держатель образца и часть Б. Вставьте часть Б через катушки возбуждения в нижнюю часть держателя. Он должен выступать примерно на один миллиметр от верхушки.

Теперь возьмите заднюю пластину, которая имеет датчик Холла на стороне, обращенной к образцу. Совместите датчик Холла с образцом в держателе. Затем слабо затяните гайки, чтобы скрепить их вместе.

Извлеките переднюю пластину с помощью части A. Теперь передняя пластина должна быть соединена с остальной частью буровой установки. Чтобы облегчить сборку, подключите катушки возбуждения к источнику тока и подайте ток. Совместите открытый конец детали А с открытым концом детали Б визуально и с обратной связью электромагнита.

Прикрутите верхнюю пластину болтами к держателю образца и затяните нижние гайки, чтобы завершить сборку. Для выполнения динамической визуализации подготовьте микроскоп с прикрепленной высокоскоростной видеокамерой. Уделите внимание подготовке образца.

Для использования с микроскопом прикрепите стенд для образцов к предметному стеклу с пластилином и разровняйте его. Наберите одну каплю феррожидкости с помощью пипетки и нанесите ее на поверхность образца. Далее возьмите чистое стекло предметного стекла микроскопа и поместите его на образец.

Медленно оторвите предметное стекло от поверхности образца, чтобы образовался тонкий, однородный, полупрозрачный слой. Поместите стенд для образцов на предметный столик микроскопа. Затем выполните необходимые подключения для системы визуализации в области In Situ.

В соответствии с этой схемой основными компонентами являются камера, специальный анализатор BH, распределительный блок сбора данных и компьютер. Подключите катушки возбуждения датчика к выходной мощности анализатора BH. Подключите датчик Холла к входному каналу H анализатора BH, а датчик B — к входу B.

Выходы H и B анализатора BH подключаются к аналоговым входным каналам блока сбора данных. Подключите синхронизацию и запуск камеры к выходу и триггеру блока сбора данных соответственно. Компьютер подключается к камере, блоку сбора данных и анализатору BH для управления и хранения данных.

В программном обеспечении анализатора BH установите необходимые параметры тестирования. В программном обеспечении для сбора данных задайте параметры синхронизации данных для эксперимента. Используйте анализатор BH для подачи синусоидального тока возбуждения в один герц для измерения основной петли.

Убедитесь, что отображаемая измеренная петля BH примерно соответствует ожидаемой с точки зрения коэрцитивного поля, остатков, насыщения и других значений. Эта проверка может указать, есть ли проблема со связью между частями A и B. Если петля соответствует ожиданиям, запустите камеру для записи и мониторинга петли BH. Это пример доменных процессов, записанных с помощью системы визуализации доменов в течение трех циклов контура BH.

Каждый цикл соответствует одной секунде. Запись показывает вращение домена и 180-градусные доменные стенки, взаимодействующие с элементами закрепления доменных стенок. В качестве образца используется лабораторная сталь с особо низкоуглеродистыми и сульфидными медными осадителями.

Это петля ЧД, измеренная in situ. Цифры указывают на высокоскоростную камеру, связанную с этой точкой цикла. Начиная с первого кадра, наблюдайте за 180-градусными стенками домена в области, обозначенной как A. Магнитное поле указывает вправо с погрешностью плюс-минус 10 градусов.

Двигаясь вверх по кривой BH, к раме 50 доменные стенки расположены под углом 90 градусов. Продолжая движение по кривой, доменные стенки под углом 90 градусов превращаются в доменные стенки под углом 180 градусов между шпангоутами 225 и 250. После этой процедуры может быть выполнена дальнейшая характеристика микроструктуры, чтобы связать движения памяти с конкретными особенностями микроструктуры, такими как границы зерен осадков или реакция домена на кристаллизованную графическую ориентацию зерен.

После своего развития этот метод проложил путь исследователям в области магнитного неразрушающего контроля и магнитных материалов, чтобы выявить фундаментальные связи между движением памяти, микроструктурой и магнитными свойствами. После просмотра этого видео у вас должно сложиться хорошее представление о том, как получить оптимальные автоматизированные шаблоны в конструкционных сталях с помощью более совершенной технологии, а также о том, как проводить измерения in situ BH с помощью динамической визуализации в домене.