Влияние упругопластического деформирования по схеме двухосного растяжения на магнитные характеристики никеля

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Исследования проведены на испытательном стенде на базе созданной в ИМАШ УрО РАН оригинальной двухосной испытательной машины, предназначенной для определения физических свойств материалов в процессе упругопластического деформирования независимо по двум осям. Конечноэлементное моделирование напряженно-деформированного состояния крестообразного никелевого образца показало, что в центральной части при симметричном двухосном растяжении эквивалентные напряжения по Мизесу распределены равномерно. Результаты микроструктурных исследований указывают на то, что при двухосном деформировании при комнатной температуре в материале прошла динамическая рекристаллизация. Приведены результаты изучения закономерностей изменения гистерезисных магнитных характеристик, магнитострикции, параметров магнитных шумов Баркгаузена и электромагнитных параметров никеля при двухосном симметричном растяжении. Установлена однозначная связь коэрцитивной силы с эквивалентными напряжениями в области пластической деформации. Показано, что такие магнитные параметры, как максимум дифференциальной магнитной проницаемости и максимальная магнитная проницаемость, а также амплитуда и частота вихретокового сигнала, определенного на частоте 10 кГц, демонстрируют монотонный характер изменения с ростом эквивалентных напряжений как при упругой, так и при пластической деформации.

Об авторах

А. Н Мушников

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. Э.С. Горкунова Уральского отделения Российской академии наук

Email: mushnikov@imach.uran.ru
Екатеринбург, Россия

А. М Поволоцкая

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. Э.С. Горкунова Уральского отделения Российской академии наук;Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики металлов им. М.Н. Михеева Уральского отделения Российской академии наук

Email: anna.povolotskaya.68@mail.ru
Екатеринбург, Россия

С. М Задворкин

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. Э.С. Горкунова Уральского отделения Российской академии наук

Email: zadvorkin@imach.uran.ru
Екатеринбург, Россия

Л. С Горулева

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. Э.С. Горкунова Уральского отделения Российской академии наук

Email: sherlarisa@yandex.ru
Екатеринбург, Россия

Е. А Путилова

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. Э.С. Горкунова Уральского отделения Российской академии наук

Email: tuevaevgenya@mail.ru
Екатеринбург, Россия

Список литературы

  1. Chen H.-E., Xie S., Chen Z., Takagi T., Uchimoto T., Yoshihara K. Quantitative nondestructive evaluation of plastic deformation in carbon steel based on electromagnetic methods // Materials Transactions. 2014. V. 55. Is. 12. P. 1806-1815.
  2. Roskosz M., Fryczowski K. Magnetic methods of characterization of active stresses in steel elements // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2020. V. 499. Art. no. 166272.
  3. Perevertov O. Influence of the applied elastic tensile and compressive stress on the hysteresis curves of Fe-3%Si non-oriented steel // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2017. V. 428. P. 223-228. doi: 10.1016/j.jmmm.2016.12.040
  4. Костин В.Н., Василенко О.Н., Филатенков Д.Ю., Чекасина Ю.А., Сербин Е.Д. Магнитные и магнитоакустические параметры контроля напряженно-деформированного состояния углеродистых сталей, подвергнутых холодной пластической деформации и отжигу // Дефектоскопия. 2015. № 10. С. 33-41.
  5. Leuning N., Steentjes S., Schulte M., Bleck W., Hameyer K. Effect of elastic and plastic tensile mechanical loading on the magnetic properties of NGO electrical steel // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2016. V. 417. P. 42-48. doi: 10.1016/j.jmmm.2016.05.049
  6. Муравьев В.В., Волкова Л.В., Платунов А.В., Куликов В.А. Электромагнитно-акустический метод исследования напряженно-деформированного состояния рельсов // Дефектоскопия. 2016. № 7. С. 12-20.
  7. Gur C.H. Review of residual stress measurement by magnetic Barkhausen noise technique // Materials Performance and Characterization. 2018. V. 7. No. 4. P. 504-525.
  8. Горкунов Э.С., Поволоцкая А.М., Задворкин С.М., Путилова Е.А., Мушников А.Н., Базулин Е.Г., Вопилкин А.Х. Особенности поведения магнитных и акустических характеристик горячекатаной стали 08Г2Б при циклическом нагружении // Дефектоскопия. 2019. Т. 55. № 11. С. 21-31.
  9. Gorkunov E.S., Povolotskaya A.M., Zadvorkin S.M., Putilova E.A., Mushnikov A.N. The Effect of Cyclic Preloading on the Magnetic Behavior of the Hot-Rolled 08G2B Steel Under Elastic Uniaxial Tension // Research in Nondestructive Evaluation. 2021. V. 32. No. 6. P. 276-294. doi: 10.1080/09349847.2021.2002487
  10. Povolotskaya A.M., Mushnikov A.N. Features of Behavior of Magnetic Properties during Elastic Deformation of 20GN Hull Steel in Various Initial Stress-Strain States // Russian Journal of Nondestructive Testing. 2022. V. 58. No. 11. P. 1000-1010.
  11. Поволоцкая А.М., Мушников А.Н. Особенности поведения магнитных характеристик при упругом деформировании корпусной стали 20ГН с различным исходным напряженно-деформированным состоянием // Дефектоскопия. 2022. № 11. С. 32-42. doi: 10.31857/S0130308222110045
  12. Горкунов Э.С., Мушников А.Н. Магнитные методы оценки упругих напряжений в ферромагнитных сталях (обзор) // Контроль. Диагностика. 2020. № 12. С. 4-23.
  13. Агиней Р.В., Исламов Р.Р., Мамедова Э.А. Определение напряженно-деформированного состояния участка трубопровода под давлением по результатам измерения коэрцитивной силы // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2019. Т. 9. № 3. С. 284-294.
  14. Бердник М.М., Бердник А.Г. Перспективы применения коэрцитиметрии для оценки параметров напряженно-деформированного состояния конструкций // Технология машиностроения. 2019. № 1. С. 37-43.
  15. Pearson J., Squire P.T., Maylin M.G., Gore J.G. Biaxial stress effects on the magnetic properties of pure Iron // IEEE Transactions on magnetics. 2000. V. 36. Is. 5. P. 3251-3253.
  16. Новиков В.Ф., Захаров В.А., Ульянов А.И., Сорокина С.В., Кудряшов М.Е. Влияние двухосной упругой деформации на коэрцитивную силу и локальную остаточную намагниченность конструкционных сталей // Дефектоскопия. 2010. № 7. С. 59-68.
  17. Захаров В.А., Ульянов А.И., Горкунов Э.С. Коэрцитивная сила ферромагнитных сталей при двухосном симметричном растяжении материала // Дефектоскопия. 2011. № 6. С. 3-15.
  18. Langman R.A. Magnetic properties of mild steel under conditions of biaxial stress // IEEE Transactions on Magnetics. 1990. V. 26. Is. 4. P. 1246-1251.
  19. Li Yongjian, Song Shiping, Dou Yu, Chen Tao. Influence of tensile stress on the magnetic properties of ultra-thin grain-oriented electrical steel // AIP Advances. 2023. V. 13. Art. no. 025223. doi: 10.1063/9.0000468
  20. Pearson J., Squire P.T., Maylin M.G., Gore J.G. Biaxial stress effects on the magnetic properties of pure Iron // IEEE Transactions on magnetics. 2000. V. 36. Is. 5. P. 3251-3253.
  21. Vengrinovich Valeriy, Vintov Dmitriy, Prudnikov Andrew, Podugolnikov Pavel, Ryabtsev Vladimir. Magnetic Barkhausen Effect in Steel under Biaxial Strain/Stress: Influence on Stress Measurement // Journal of Nondestructive Evaluation. 2019. V. 38. Art. no. 52. doi: 10.1007/s10921-019-0576-7
  22. Hubert O., Maazaz Z., Taurines J., Crepinge R., van den Berg F., Celada-Casero C. Influence of biaxial stress on magnetostriction - Experiments and modeling // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2023. V. 568. Art. no. 170389. doi: 10.1016/j.jmmm.2023.170389
  23. Kai Y., Enokizono M. Effect of arbitrary shear stress on vector magnetic properties of non-oriented electrical steel sheets // IEEE Transactions on magnetics. 2017. V. 53. Is. 11. P. 2002304.
  24. Feng Shulu, Ai Zhijiu, Liu Jian, He Jiayi, Li Yukun, Peng Qifeng, Li Chengkun. Study on Coercivity-Stress Relationship of X80 Steel under Biaxial Stress // Advances in Materials Science and Engineering. 2022. V. 2022. Art. no. 2510505. doi: 10.1155/2022/2510505
  25. Aydin U., Rasilo P., Martin F., Belahcen A., Daniel L., Arkkio A. Modeling of multi-axial stress dependent iron losses in electrical steel sheets // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2020. V. 504. Art. no. 166612.
  26. Mushnikov A.N., Zadvorkin S.M., Perunov E.N., Vyskrebencev S.V., Izmajlov R.F., Vichuzhanin D.I., Soboleva N.N., Igumnov A.S. Experimental Facility for Studying the Physical Properties of Materials in a Plane Stress State [Electronic resource] // Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures. 2022. Is. 4. P. 50-60. doi: 10.17804/2410-9908.2022.4.050-060
  27. Gorkunov E.S., Zadvorkin S.M., Mushnikov A.N., Povolotskaya A.M. Studying magnetoelastic effects in ferromagnetic structural materials / In: Proc. of X International conference "Navy and shipbuilding nowadays NSN'2019", July 11-12, 2019, St. Petersburg, Russia. St. Petersburg-Moscow: Publ. of Krylov State Research Centre, 2019. Р. 26-35.
  28. Белов К.П. Упругие, тепловые и электрические явления в ферромагнетиках / Изд. 2-е. М.: Гостехиздат, 1957. 279 с.
  29. Горкунов Э.С., Задворкин С.М., Смирнов С.В., Митропольская С.Ю., Вичужанин Д.И. Взаимосвязь между параметрами напряженно-деформированного состояния и магнитными характеристиками углеродистых сталей // ФММ. 2007. Т. 103. № 3. С. 322-327.
  30. Бозорт Р. Ферромагнетизм. М.: ИИЛ, 1956. 784 с.
  31. Вонсовский С.В., Шур Я.С. Ферромагнетизм. М.-Л.: ОГИЗ, 1948. 816 с.
  32. Горкунов Э.С., Субачев Ю.В., Поволоцкая А.М., Задворкин С.М. Влияние упругой деформации на гистерезисные свойства двуслойного ферромагнетика, составленного из компонентов, обладающих магнитострикцией разных знаков // Дефектоскопия. 2014. № 8. С. 42-56.
  33. ГОСТ Р 54093-2010. Колеса железнодорожного подвижного состава. Методы определения остаточных напряжений.
  34. Lukin N.A., Rubin L.S. A Precision Low-Frequency Analog-to-Digital Converter for Advanced Systems of Technical Diagnostics and Nondestructive Testing // Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures. 2020. Is. 5. P. 6-16. doi: 10.17804/2410-9908.2020.5.006-016
  35. Mises R.V. Mechanik der festen Körper im plastisch-deformablen Zustand // Nachrichten von der Gesellschaft der Wissenschaften zu Göttingen, Mathematisch-Physikalische Klasse. 1913. P. 582-592.
  36. Горкунов Э.С., Задворкин С.М., Мушников А.Н., Смирнов С.В., Якушенко Е.И. Влияние механических напряжений на магнитные характеристики трубной стали // Прикладная механика и техническая физика. 2014. Т. 55. № 3 (325). С. 181-191.
  37. Глезер А.М., Метлов Л.С. Физика мегапластической (интенсивной) деформации твердых тел // ФТТ. 2010. Т. 52. № 6. С. 1090-1097.
  38. Козлов Э.В., Глезер А.М., Конева Н.А., Попова Н.А., Курзина И.А. Основы пластической деформации наноструктурных материалов / Под ред. А.М. Глезера. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2016. 304 с.
  39. Бородкина М.М., Спектор Э.Н. Рентгенографический анализ текстуры металлов и сплавов. Москва: Металлургия, 1981. 271 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2023