【摘 要】
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硬度/强度力学性能是合金钢材料磨损性能和疲劳性能的关键参考指标,硬度/强度的定量无损检测对于增材制造合金钢零部件的工程应用至关重要。就激光增材制造成形件硬度/强度评价方法上的不足,本文针对合金钢材料采用巴克豪森噪声法开展硬度/强度定量无损评价方法的探索。从铁磁性材料的基本原理出发,归纳了铁磁性材料硬度/强度检测的基本原理和检测方法。根据试验结果对巴克豪森噪声法评价增材制造合金钢硬度/强度力学性能加
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硬度/强度力学性能是合金钢材料磨损性能和疲劳性能的关键参考指标,硬度/强度的定量无损检测对于增材制造合金钢零部件的工程应用至关重要。就激光增材制造成形件硬度/强度评价方法上的不足,本文针对合金钢材料采用巴克豪森噪声法开展硬度/强度定量无损评价方法的探索。从铁磁性材料的基本原理出发,归纳了铁磁性材料硬度/强度检测的基本原理和检测方法。根据试验结果对巴克豪森噪声法评价增材制造合金钢硬度/强度力学性能加以探索和研究。本文首先以铁磁性材料的磁学特性出发,基于磁畴移动所满足的动力学方程,从磁化的角度分析了磁滞效应,推导了巴克豪森噪声信号与磁滞模型之间的关系,给出了磁化过程中磁通变化与不可逆磁畴壁运动的数学模型。其次,介绍了巴克豪森信号的检测原理、系统设计以及评价参数。接着以各向同性24CrNiMo合金钢为研究对象,分析了不同热处理合金钢微观组织-巴克豪森信号-力学性能之间的关系并建立了评价24CrNiMo合金钢试件的标定模型。研究结果表明:随着硬度/强度的不断下降,巴克豪森信号均方根、重构磁滞损耗、重构剩磁以及脉冲能量均呈单调递增的变化趋势,预测灵敏度较高且预测精度以及均满足工程应用10%的要求。基于此评价方法开展激光增材制造成形件硬度/强度的定量评价研究。与各向同性合金钢硬度/强度预测结果相比,单向力学性能标定模型的预测误差普遍偏大,最后通过建立加权回归模型对增材制造合金钢力学性能进行定量表征,研究结果表明,加权回归模型中巴克豪森特征参数与材料硬度/强度之间均为线性关系,相关度最小为0.95而最大高达0.99,相关度进一步提高。其预测精度比单向标定模型提高约2个百分点,脉冲能量模型对硬度/强度的预测精度达到4.68%和5.88%,提高了模型预测的冗余度。
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