[發明專利]聲發射頻譜系統及評估馬氏體鋼磁處理降低界面能的方法

有效

• 申請號: 202010530729.5
• 申請日: 2020-06-11
• 公開（公告）號: CN111707729B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: 吳瑤;李克儉;季文;馬雷;王恒;蔡志鵬
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01N27/72
• 分類號: G01N27/72
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 王佳璐

本發明公開了一種聲發射頻譜系統，包括磁線圈裝置、脈沖直流電源、采集探頭、前置放大器和信號處理計算機，磁線圈裝置用于產生對馬氏體鋼進行磁處理的均勻磁場；脈沖直流電源與磁線圈電連接，使得磁線圈裝置產生均勻磁場；采集探頭用于通過耦合劑與馬氏體鋼表面耦合，以實時采集馬氏體鋼在均勻磁場環境下的磁聲發射信號；前置放大器用于接收采集探頭傳輸過來的磁聲發射信號，并對磁聲發射信號進行濾波放大；信號處理計算機用于實時接收并處理前置放大器濾波放大后的信號，形成聲發射頻譜。本發明利用聲發射頻譜能有效地評估馬氏體鋼磁處理界面能降低的程度，結構簡單，設備成本低。本發明還公開了一種評估馬氏體鋼磁處理降低界面能的方法。

技術領域

本發明涉及利用聲發射頻譜評估馬氏體鋼磁處理效果技術領域，尤其是涉及一種聲發射頻譜系統及評估馬氏體鋼磁處理降低界面能的方法。

背景技術

低能界面調控是替代合金化實現金屬材料“素化”的主要途徑，通過對馬氏體鋼進行磁處理可以降低馬氏體鋼晶界能，對于磁處理方法降低界面能的效果評估缺乏簡單有效的檢測方法，其工藝參數研究效率較低。

晶界能為形成單位面積界面時，系統的自由能變化。一般而言，晶界處于較高的能量狀態，高出的那部分能量稱為晶界能，或稱為晶界自由能。從晶體學角度講，晶界處的能量包含彈性畸變能和化學交互作用能，其大小與位錯密度、晶體結構等有關。

馬氏體鋼是一類顯微組織為馬氏體組織的鋼材，由于馬氏體鋼具有較高的合金成分且經過特殊的熱處理工藝，因此馬氏體鋼具有復雜的晶界與亞晶界，且晶界處于較高的能級。

現有技術中通常利用電子背散射衍射法評估界面能變化，其中，該方法需要將馬氏體鋼試樣磨拋至鏡面，進一步采用電解拋光或等離子拋光，直至表面應變層完全去除，隨后對試樣進行退磁處理；采用原位掃描俄歇探針(AES-EBSD)，真空環境下，采集磁處理前后樣品表面電子背散射衍射特征，統計單位面積內晶界角度、位錯密度等信息；計算選定區域內的低能晶界的分布及比例，結合位錯密度的變化情況，以此定性評估磁處理對材料界面能的影響。

電子背散射衍射法評估界面能變化存在以下缺點：

第一、采用原位掃描俄歇探針方法對試樣要求較高，制樣成本高，主要原因為電子背散射衍射對試樣表面狀態及應變比較敏感；

第二、僅評估試樣表面的晶界能的變化，由于電子的穿透性較低，無法對馬氏體鋼整體情況進行評估；

第三、只能在真空環境下開展測試，且電子束對磁場敏感，無法實現實時觀測。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在于提出一種聲發射頻譜系統，能夠對馬氏體鋼的磁聲發射信號進行采集并形成聲發射頻譜，利用聲發射頻譜能有效地評估馬氏體鋼磁處理截面能降低的程度，結構簡單，設備成本低。

根據本發明第一方面實施例的聲發射頻譜系統，用于評估馬氏體鋼磁處理界面能降低程度，包括：

磁線圈裝置，所述磁線圈裝置用于產生對所述馬氏體鋼進行磁處理以降低界面能的均勻磁場；

脈沖直流電源，所述脈沖直流電源與所述磁線圈裝置電連接，使得所述磁線圈裝置產生所述均勻磁場；

采集探頭，所述采集探頭用于通過耦合劑與所述馬氏體鋼表面耦合，以實時采集所述馬氏體鋼在所述均勻磁場環境下的磁聲發射信號；

前置放大器，所述前置放大器用于接收所述采集探頭的傳輸過來的所述磁聲發射信號，并對所述磁聲發射信號進行濾波放大；

信號處理計算機，所述信號處理計算機用于實時接收并處理所述前置放大器濾波放大后的信號，形成聲發射頻譜。