Upload
brock
View
42
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Ötvözetek mágneses tulajdonságú fázisainak vizsgálata a hiperbolikus modell alkalmazásával Dr. Mészáros István egyetemi docens Budapest i Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Anyagtudomány és Technológia Tanszék 2008. AGY 4, Kecskemét, 2008. Normál mágnesezési görbe. - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
Ötvözetek mágneses tulajdonságú fázisainak vizsgálata a hiperbolikus modell alkalmazásával
Dr. Mészáros Istvánegyetemi docens
Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Anyagtudomány és Technológia Tanszék
2008.AGY 4, Kecskemét, 2008.
R. Bozorth: Ferromagnetism
-1,5
-1
-0,5
0
0,5
1
1,5
-800 -600 -400 -200 0 200 400 600 800
Normál mágnesezési görbe
A hiperbolikus modell alkalmazásamágneses fázisokra bontásra
Model Based Data Evaluation (MBDE)Mészáros 2007.
1. Szimmetrikus belső (minor) hurkok mérése.2. Normál mágnesezési görbe.3. Többfázisú hiperbolikus modell (MHM) illesztése a
normál görbére.4. A mágnesezési görbék felbontása (dekompozíció).5. A komponensek hiszterézis görbéinek számítása
(minor+telítési). Irreverzibilis fázisok és reverzibilis fázis (légrés).
N
ii fAM
1
N
ii fAM
1
ii HNf tanh
ii HNf tanh
m
N
ki HHforffA
121
Többfázisú hiperbolikus modell (MHM)
Bármely hiszterézis hurok előállítható a hiszterézismentes görbe egyidejű αi vízszintes és β függőleges szimmetrikus eltolásával.
Előnyei:
Fizikai háttér
Minden illesztőparaméternek egyértelmű fizikai jelentése van
Kis számú illesztő paraméter
N
ii
N
iiiiiii
A
HNAHNA
MM
1
1
0 2
tanhtanh
-1,5
-1
-0,5
0
0,5
1
1,5
-800 -600 -400 -200 0 200 400 600 800
Normál mágnesezési görbe
Mérési összeállítás
AC permeameter, detektor tekercs a mintán
Szimmetrikus belső (minor) hurkok sorozatának mérése
Mért minor hurkok száma: 200
Gerjesztés: szinusos (H), 5 Hz
Hmax = 2150 A/m
Hiszteresis hurkok: 1000 pont pár
Akkomodációs késleltetés: 5 sec
A vizsgálat célja:
Kísérleti mintasorozatokon annak igazolása, hogy a több mágnesezhető (ferro- ill. ferrimágneses) fázist tartalmazó ötvözetek esetén a mágneses mérések eredményeiből a mágnesezhető fázisok relatív mennyisége és ezek mágneses tulajdonságai teljes mértékben meghatározhatóak.
Kiértékelés (fázis dekompozíció): hiperbolikus modell több fázisú rendszerekre.
Vizsgált minták (lemez)Sample name
Description Measured coercive field
(A/m)
Cross section (mm2)
S4 Low carbon steel (AISI 1010) annealed 266 (265) 15.28
S6 Medium carbon steel (AISI 1050) cold rolled
308 (301) 15.28
S8 High carbon steel (AISI 1074) cold rolled
555 (567) 20.13
S11 Permalloy (Fe-76%Ni) cold rolled 172 (165) 9.7
S13 Medium carbon steel (AISI 1050) annealed
336 (321) 6.35
S17 High carbon steel (AISI 1080) normalized
513 (503) 7.98
Vizsgát minta összeállítások(27 kombináció)
Néhány példa:
S6 + S17
S4 + S17
S6 + S8
S11 + S13
S11 + 2*S13
…
Méréssel meghatározott normál mágnesezési görbe
S6+S17 minták
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
0 2 4 6 8 10 12H (Rel. units)
B (R
el. u
nits
)
Measured
A mérési eredményekre illesztett, a hiperbolikus modell szerinti, elméleti görbe
Sample: S6+S17Hyperbolic_2 model
R2 = 0.99993
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
0 2 4 6 8 10 12H (Rel. units)
B (R
el. u
nits
)
MeasuredHyperbolic model
S6+S17
S6+S17
1. Fázis (S17)
irreverzibilis
48,2 vol%
Hc=444,4 A/m
S6+S17
2. Fázis (S6)
irreverzibilis
24,9 vol%
Hc=156,1 A/m
S6+S17 minta eredményei
MBDE fázis dekompozíció eredménye:S6 Hc=156,1 A/m 65,9 vol%S17 Hc=444,4 A/m 34,1 vol%
S6 Hc=160 A/m 15,28 mm2 65,7 vol%S17 Hc=426,8 A/m 7,98 mm2 34,3 vol%
MBDE kiértékelés
Mérés Minta geometriából számolva
Alloy S6 + S17
S4 + S17
S6 + S8
S11 + S13
2xS11 + S13
exp calc exp calc exp calc exp calc exp calc
Hc A/m 365 368 322 333 400 400 236 240 208 214
Hc1 A/m 160 156 266 289 160 159 172 180 172 181
Hc2 A/m 427 444 427 429 555 550 336 328 336 397
Br T 1.51 1.5
1.4 1.37 1.5 1.5 1.2 1.1 1 0.95
A1/A2 1.91 2.1 1.91 1.89 1.31 1.65 1.53 1.66 3.1 3.05
TRIP-acélok (Transformation Induced Plasticity)
Tipikus szövetszerkezet: - ferrit ~ 50 tf%- bénit ~ 35 tf%- ausztenit ~ max. 15 tf%
Szabó Péter János BME ATT 2007.
Gyártó Folyáshatár [Mpa]
Szakítószilárdság [Mpa]
Átlagos szakadási nyúlás [%]
Thyssen TRIP 700 539 751 28
Gyártó Ötvöző C Mn Si Al P S Thyssen TRIP 700 tömeg % 0,28 1,41 0,28 1,08 0,016 0,001
Minta 0 1 2 3 4 5 6 7 8
ε [%] 0,00 1,67 3,33 5,00 6,67 8,33 10,00 11,67 13,33
Minta 9 10 11 12 13 14 15 16 17
ε [%] 15,00 16,67 18,33 20,00 21,67 23,33 25,00 26,67 28,33
Hiszterézis görbék
-2
-1,5
-1
-0,5
0
0,5
1
1,5
2
-2500 -2000 -1500 -1000 -500 0 500 1000 1500 2000 2500
H [A/m]
B [T
]
ε = 0ε = 1,67ε = 3,33ε = 5ε = 6,67ε = 8,33ε = 10ε = 11,67ε = 13,33ε = 15ε = 16,67ε = 18,33ε = 20ε = 21,67ε = 23,33ε = 25ε = 26,67ε = 28,33
Normál mágnesezési görbék
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
0 500 1000 1500 2000 2500
H [A/m]
B [T
]
Minta 0Minta 1Minta 2Minta 3Minta 4Minta 5Minta 6Minta 7Minta 8Minta 9Minta 10Minta 11Minta 12Minta 13Minta 14Minta 15Minta 16Minta 17
TRIP 17
TRIP 17
TRIP 17
TRIP 17
TRIP 17
1. komponens
irreverzibilis
6,7 vol%
Xc=5,05
Hc=1217,7 A/m
Martenzit
TRIP 17
2. komponens
irreverzibilis
49,2 vol%
Xc=3,11
Hc=749,1 A/m
Ferrit (alakított)
TRIP 17
3. komponens
irreverzibilis
44,1 vol%
Xc=4,47
Hc=949,5 A/m
Bénit (alakított)
TRIP 17
3. komponens
reverzibilis
Xc=0
Hc=0 A/m
200
400
600
800
1000
1200
1400
0 10 20 30
Strain (%)
Hc
(A/m
)
200
300
400
500
600
700
800
HV
BainiteFerriteMartensiteHV
Exciting coil
Pick-up coil
Laminated Fe-Si magnetizing yoke
Sample to be measured
A mágneses NDE mérések tipikus problémái:
- Mágnesező járom járuléka
- Légrés hatása (lift-off)
- Nem érjük el a telítési állapotot
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
0 2 4 6 8 10
H (Rel. units)
B (R
el. u
nits
)
Measured curveTested sampleYoke and air gapYokeAir gap
A mágnesezési görbék dekompozíciója
-1
-0.5
0
0.5
1
-12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12
H (Rel. units)
B (R
el. u
nits
)
A hiszterézis görbék dekompozíciója
Eredmények
A minta meghatározott mágnesezési görbéi függetlenek:
a légréstől (lift-off) (0; 0,1; 0,2; 0,3; 0,5; 0,7; 0,9; 1 mm)
a mágnesező járom (mérőfej) mágneses tulajdonságaitól. (lemezelt FeSi, MnZn ferrit, tömör lágyvas)
A minta telítési mágnesezési jellemzői extrapolációval meghatározhatók.
Eredmények, összefoglalás
Bevezettem a módosított hiperbolikus modellt és kiterjesztettem azt a több ferro/ferrimágneses fázist tartalmazó rendszerekre.
Bevezettem egy új a hiperbolikus modellen alapuló mérés kiértékelési módszert (MBDE).
Kísérleti mintasorozaton igazoltam, hogy az MBDE alkalmazható a több mágneses fázist tartalmazó fémtani rendszereket felépítő fázisok mágneses tulajdonságainak és a relatív fázisarányuk meghatározására.
Igazoltam, hogy a fázisok mágnesek hozzájárulása lineárisan kombinálható. (Maxwell-féle szuper pozíciós elv alkalmazható a mágnesezési görbékre.)
Köszönöm a figyelmet!
Nanokristályos mag vizsgálata
Vitroperm 800
Vacuumschmelze
Magnetec
Fe74Cu1Nb3Si15B7
40-50 Vol% nanokristályos fázis(Finemet, 545 oC/1h, ROUND)
Vitroperm 800
Bm = 1,26 T
Hc = 1,02 A/m
µ0 = 127 828
µmax = 375 596
1. Irrev. fázis
Amorf
55,1 Vol%
Hc = 1,88 A/m
µ0 = 50 971
µmax = 224 924
2. Irrev. fázis
Nanokristályos
44,9 Vol%
Hc = 0,95 A/m
µ0 = 20 891
µmax = 594 692