基于巴克豪森噪聲的高強(qiáng)鋼快速無(wú)損檢測(cè)研究.pdf

1、隨著排放標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)苛，車身結(jié)構(gòu)輕量化作為實(shí)現(xiàn)減排指標(biāo)的重要手段，被各大汽車企業(yè)日益重視，使用新型輕質(zhì)材料是汽車輕量化的最有效手段。先進(jìn)高強(qiáng)鋼和熱沖壓高強(qiáng)鋼作為兼顧經(jīng)濟(jì)性、安全性和輕量化的兩大材料，是目前使用最廣的兩類汽車車身結(jié)構(gòu)件金屬材料。為了保證汽車結(jié)構(gòu)件的力學(xué)性能合格，需要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)在線檢測(cè)，而目前傳統(tǒng)檢測(cè)方法（如金相觀察、硬度計(jì)測(cè)量）不僅僅對(duì)耗時(shí)長(zhǎng)，而且對(duì)零件產(chǎn)生不可逆損傷。為實(shí)現(xiàn)對(duì)熱沖壓高強(qiáng)鋼汽車結(jié)構(gòu)件力學(xué)性能的快速高效檢測(cè)以及

2、先進(jìn)高強(qiáng)鋼的成形強(qiáng)化過(guò)程的無(wú)損檢測(cè)，本文提出了基于巴克豪森噪聲（Magnetic Barkhausen Noise，MBN）的無(wú)損檢測(cè)方法。
　　巴克豪森噪聲是指鐵磁性材料在交變磁場(chǎng)作用下，其內(nèi)部磁疇以多種形式進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，而在內(nèi)部如位錯(cuò)、晶界等多種釘扎的阻礙下，磁疇以階躍形式翻轉(zhuǎn)，由檢測(cè)裝置捕捉到的電壓信號(hào)類似于周期性噪聲。為實(shí)現(xiàn)基于巴克豪森噪聲的無(wú)損檢測(cè)，需要探究材料應(yīng)力狀態(tài)、微觀組織與MBN信號(hào)特征值的關(guān)系，因此本文從宏觀角度探

3、究了MBN信號(hào)時(shí)域特征值和頻域特征值與材料變形過(guò)程、硬度和微觀組織等方面的變化關(guān)系。
　　根據(jù)巴克豪森噪聲的產(chǎn)生機(jī)理及信號(hào)特征，開(kāi)發(fā)了 MBN無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)。針對(duì)MBN信號(hào)的包含大量復(fù)雜頻率成分和易受多因素影響的特性，提出采用疊加平均降噪和基于AR模型的功率譜密度的計(jì)算方法，為信號(hào)的時(shí)頻分析提供技術(shù)基礎(chǔ)。
　　本文首先對(duì)典型先進(jìn)高強(qiáng)鋼TRIP鋼的拉伸過(guò)程進(jìn)行了MBN信號(hào)檢測(cè)，對(duì)比低碳鋼DC鋼，可明顯發(fā)現(xiàn)TRIP鋼變形彈塑性變形

4、過(guò)程中的TRIP效應(yīng)對(duì)MBN信號(hào)的影響，為從宏觀上連續(xù)觀察TRIP效應(yīng)提供了新的電磁無(wú)損檢測(cè)手段。
　　針對(duì)熱沖壓高強(qiáng)鋼的力學(xué)性能檢測(cè)，對(duì)其硬度與MBN信號(hào)的時(shí)頻特征值進(jìn)行了研究。研究發(fā)現(xiàn)隨著硬度的增加，MBN信號(hào)逐漸減弱，包括反應(yīng)信號(hào)最大脈沖的峰值和平均能量的均方根均減小，低頻對(duì)應(yīng)峰值減小，高頻對(duì)應(yīng)峰值增加，這是本質(zhì)上是磁疇翻轉(zhuǎn)難度增加，巴克豪森效應(yīng)釋放困難。
　　最后設(shè)計(jì)了基于MBN的硬度檢測(cè)方法并開(kāi)發(fā)了可用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的