Влияние малых магнитных полей на ползучесть алюминия
Влияние магнитного поля на свойства ферромагнитных материалов. Изменение свойств "немагнитных" твердых тел в слабых магнитных полях. Исследования изменения в магнитном поле физико-механических свойств поликристаллических металлов, подвергаемых ползучести.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 10.07.2013 |
| Размер файла | 715,0 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Влияние малых магнитных полей на ползучесть алюминия
Д.В. Загуляев, С.В. Коновалов, В.Е. Громов
Введение
Влияние магнитного поля на свойства ферромагнитных материалов известно несколько тысяч лет и находит последовательное объяснение в рамках квантовой теории магнетизма [1,2]. Сама возможность значительного изменения макрохарактеристик "немагнитных" твердых тел (пара - и диамагнетиков) в слабых магнитных полях часто подвергается сомнению, несмотря на значительное количество публикаций, в которых описываются разнообразные "магнитные" эффекты в них [2, 3]. Тем не менее, роль слабого магнитного поля, являющегося одним из факторов окружающей среды, непрерывно воздействующим на все процессы на Земле, необходимо учитывать из-за его влияния на работу и показания прецизионных приборов, электромеханических резонаторов, маятников и т.п. [2].
В настоящее время разными научными коллективами выполнен комплекс исследований, посвященных установлению влияния магнитного поля на пластическую деформацию (магнитопластический эффект) немагнитных кристаллов LiF, NaCl, висмута, NaNО2, Zn, Al, C60 и получены зависимости, характеризующие установленные закономерности [4-14]. Однако, анализ влияния магнитного поля на процесс пластической деформации немагнитных металлов в поликристаллическом состоянии выполнен значительно слабее.
Особо выделим актуальность и практическую значимость исследований изменения в магнитном поле физико-механических свойств поликристаллических металлов, подвергаемых ползучести. Влияние магнитного поля на ползучесть металлов и сплавов имеет важное значение для оценки изменения свойств материалов для теплоэнергетических установок, работающих в магнитных полях. Так, в [15] выполнено исследование, посвященное анализу изменения скорости ползучести образцов из поликристаллических Co, Cu, Ni и Al, и показано, что магнитное поле ускоряет процесс ползучести. Однако, данные о зависимости скорости ползучести от индукции магнитного поля отсутствуют.
В связи с этим целью настоящей работы является исследование влияния слабого магнитного поля на кинетику процесса ползучести поликристаллического Al и скорость ползучести, определяемую на установившейся стадии процесса. Настоящая работа является продолжением исследований, выполненных авторами в [16].
кристаллический металл магнитное поле
Материал и методика экспериментов
Испытания на ползучесть при постоянном растягивающем напряжении у=65 МПа проводились при комнатной температуре на образцах поликристаллического Al цилиндрической формы диаметром 1,75 мм и длиной рабочей части 150 мм, предварительно отожженных при температуре 770 К в течение 1 ч.
Использовалась специальная модернизированная испытательная машина [17, 18], у которой все детали в области действия магнитного поля были изготовлены из немагнитных материалов.
Магнитное поле создавалось постоянным магнитом и действовало во время всего эксперимента, т.е. от момента приложения нагрузки до разрушения (в отличие от нашей работы [16]).
Вектор магнитной индукции был направлен перпендикулярно оси растяжения. Индукцию магнитного поля изменяли в пределах от 0 до 500 мТл с точностью 0,01.
Все данные по анализу скорости ползучести Al, которая определялась на установившейся (линейной) стадии [19], получены по результатам статистической обработки с помощью специальной программы не менее чем по 20 измерениям.
Экспериментальные результаты и обсуждение
Характерные кривые ползучести, полученные при растяжении Al в постоянном магнитном поле и без него, приведены на рис.1.
Полученные кривые содержат стадии логарифмической, установившейся и ускоренной ползучести, что совпадает с общепринятыми представлениями о кинетике процесса в таких условиях [19].
На рис.2 представлены зависимости изменения скорости ползучести, полученные численным дифференцированием по времени, в зависимости от продолжительности эксперимента с действием поля и без него.
Рис. 1. Кривые ползучести при растяжении Al, а - без воздействия магнитного поля, б - с воздействием магнитного поля с индукцией 300 мТл
Рис. 2. Характерные зависимости скорости ползучести Al от времени испытания а - без воздействия магнитного поля, б - при воздействии магнитного поля с индукцией 300 мТл
Как следует из рисунков 1 и 2 наложение магнитного поля существенно изменяет скорость ползучести Al на установившейся и ускоренной стадиях. На начальной - логарифмической стадии ползучести действие магнитного поля не выражено. Из рисунка 1 видно, что магнитное поле на величину деформации до разрушения практически не влияет.
Рис. 3. Зависимость относительного изменения скорости ползучести от индукции магнитного поля B
Для количественной оценки эффекта действия магнитного поля использован параметр относительного изменения скорости ползучести на линейной стадии, определяемый по соотношению
,
где - усредненное по 20 экспериментам значение скорости ползучести при воздействии магнитным полем, а - без поля, соответственно.
Из представленной на рис.3 зависимости (В) следует, что эффект влияния магнитного поля не однозначен - происходит как ускорение скорости ползучести, так и замедление: максимальное значение наблюдается при B=71 мТл, минимальное при B=300 мТл. Из анализа графика видно, что при значениях магнитной индукции меньше 150 мТл скорость ползучести увеличивается, а при дальнейшем увеличении магнитной индукции скорость ползучести уменьшается.
Полученные результаты качественно подобны зависимостям, установленным в работе [7], авторы которой исследовали обратимые и необратимые изменения пластических свойств кристаллов NaCl, вызванные действием магнитного поля. Причину немонотонного изменения микротвердости авторы связали с влиянием магнитного поля на состояние точечных дефектов. По их мнению, существуют различные способы влияния магнитного поля на состояние точечных дефектов. Один из них - слабополевой - вызывает необратимые изменения точечных дефектов. Другой - сильнополевой - становится эффективным после увеличения магнитного поля до некоторого критического значения и характеризуется обратимостью изменений, вносимых полем в подсистему точечных дефектов.
Обнаруженная нами зависимость (В) отличается от установленных авторами [4, 6] зависимостей предела текучести и коэффициента деформационного упрочнения от индукции магнитного поля, действие которого носит пороговый характер.
По-видимому, в нашем случае надо учитывать то, что ползучесть является более энергозависимым процессом по сравнению с другими типами пластической деформации и даже незначительные магнитные воздействия сказываются на изменении энергетических характеристик процесса [4]. Для выяснения этого предположения необходимы более прецизионные исследования.
Считаем своим приятным долгом выразить признательность д. ф. - м. н., профессору Ю.И. Головину за обсуждение результатов эксперимента и критические замечания.
Примечания
1. Вонсовский С.В. Магнетизм. М., 1971.1032 с.
2. Головин Ю.И. Магнитопластичность твердых тел. М., 2003.108 с.
3. Головин Ю.И. Магнитопластичность твердых тел // ФТТ. 2004. № 5. С.769-803.
4. Деформация кристаллов LiF в постоянном магнитном поле / В.А. Альшиц, А.А. Урусовская, А.Е. Смирнов и др. // ФТТ. 2000. № 2. С.270-272.
5. Электростимуляция магнитопластичности и магнитоупрочнения в кристаллах / В.А. Альшиц, Е.В. Даринская, М.В. Колдаева и др. // Письма в ЖЭТФ. 2008. № 7. С.500-507.
6. О влиянии магнитного поля на предел текучести и кинетику макропластичности кристаллов LiF / А.А. Урусовская, В.А. Альшиц, А.Е. Смирнов и др. // Письма в ЖЭТФ. 1997. № 6. С.470-474.
7. Обратимые и необратимые изменения пластических свойств кристаллов NaCl, вызванные действием магнитного поля / Ю.И. Головин, Р.Б. Моргунов, Д.В. Лопатин и др. // ФТТ. 1998. № 11.С. 2065-2068.
8. Моргунов Р.Б., Баскаков А.А. Корреляция между возникновением магнитопластического эффекта и изменениями спектров электронного парамагнитного резонанса после закаливания монокристаллов NaCl: Eu // ФТТ. 2003. № 1. С.91-94.
9. Пинчук А.И., Шаврей С.Д. Магнитопластический эффект в случае двойникования кристаллов висмута под воздействием сосредоточенной нагрузки // ФТТ. 2001. № 1. С.39-41.
10. Смирнов Б.И., Песчанская Н.Н., Николаев В.И. Магнитопластический эффект в сегнетоэлектрических кристаллах NaNO2 // ФТТ. 2001. № 12. С.2154-2156.
11. Песчанская Н.Н., Смирнов Б.И., Шпейзман В.В. Скачкообразная ползучесть при сжатии монокристаллов цинка в магнитном поле // ФТТ. 2008. № 6. С.997-1001.
12. О природе влияния электрического тока на магнито-стимулированную микропластичность монокристаллов Al / В.А. Альшиц, Е.В. Даринская, Е.Ю. Михина и др. // Письма в ЖЭТФ. 1998. № 10. С.788-793.
13. Влияние магнитного поля на скорость микропластической деформации монокристаллов C60/Б.И. Смирнов, В.В. Шпейзман, Н.Н. Песчанская и др. // ФТТ. 2002. № 10.С. 1915-1918.
14. Дунин - Барковский Л.Р., Моргунов Р.Б., Tanimoto Y. Влияние постоянного магнитного поля до 15 Т на эффект Портевена - Ле Шателье в кристаллах NaCl: Eu // ФТТ. 2005. № 7. С.1241-1246.
15. Клыпин А.А. О влиянии магнитного и электрического полей на ползучесть // Металловедение и термическая обработка металлов. 1973. № 8. С.2-6.
16. Загуляев Д.В., Коновалов С.В., Громов В.Е. Влияние воздействия слабого магнитного поля на скорость ползучести металлов // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2009. № 2 С.35-37.
17. Автоматизированная установка для регистрации и анализа ползучести металлов и сплавов / С.В. Коновалов, В.И. Данилов, Л.Б. Зуев и др. // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2007. № 8. С.64-66.
18. Исследовательский комплекс изучения ползучести / А.С. Дружилов, С.В. Коновалов, Р.А. Филипьев и др. // Заготовительные производства в машиностроении. 2007. № 2. С.25-27.
19. Кеннеди А. Дж. Ползучесть и усталость в металлах. М., 1965.312 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Методика измерения магнитных свойств веществ в переменном и постоянном магнитном поле на примере магнитной жидкости. Исследование изменения магнитного потока, пронизывающего витки измерительной катушки при быстром извлечении из нее контейнера с образцом.
лабораторная работа [952,5 K], добавлен 26.08.2009Характеристики магнитного поля и явлений, происходящих в нем. Взаимодействие токов, поле прямого тока и круговой ток. Суперпозиция магнитных полей. Циркуляция вектора напряжённости магнитного поля. Действие магнитных полей на движущиеся токи и заряды.
курсовая работа [840,5 K], добавлен 12.02.2014Геомагнитное поле земли. Причины возникновения магнитных аномалий. Направление вектора напряженности земли. Техногенные и антропогенные поля. Распределение магнитного поля вблизи воздушных ЛЭП. Влияние магнитных полей на растительный и животный мир.
курсовая работа [326,4 K], добавлен 19.09.2012Проявления магнитного поля, параметры, его характеризующие. Особенности ферромагнитных (магнитомягких и магнитотвердых) материалов. Законы Кирхгофа и Ома для магнитных цепей постоянного тока, принцип их расчета, их аналогия с электрическими цепями.
контрольная работа [122,4 K], добавлен 10.10.2010Изучение геофизических и магнитных полей Земли, влияние их на атмосферу и биосферу. Теория гидромагнитного динамо. Причины изменения магнитного поля, исследование его с помощью археомагнитного метода. Передвижение и видоизменение магнитосферы планеты.
реферат [19,4 K], добавлен 03.12.2013Определение наличия и направления магнитного поля метки. Создание постоянного магнитного поля, компенсирующего действие постоянных внешних магнитных полей. Принципиальная схема зарядно-разрядного узла устройства. Определение разряда накопительной емкости.
лабораторная работа [1,2 M], добавлен 18.06.2015Биологическое влияние электрических и магнитных полей на организм людей и животных. Суть явления электронного парамагнитного резонанса. Исследования с помощью ЭПР металлсодержащих белков. Метод ядерного магнитного резонанса. Применение ЯМР в медицине.
реферат [28,2 K], добавлен 29.04.2013Эквивалентность движения проводника с током в магнитном поле. Закон Фарадея. Угловая скорость вращения магнитного поля в тороидальном магнитном зазоре. Фактор "вмороженности" магнитных силовых линий в соответствующие домены ферромагнетика ротора, статора.
доклад [15,5 K], добавлен 23.07.2015Магнитометр как прибор для измерения характеристик магнитного поля и магнитных свойств веществ (магнитных материалов), его разновидности и функциональные особенности. Феррозонд: понятие и типы, структура и элементы, принцип действия, назначение.
реферат [329,0 K], добавлен 11.02.2014Основные критерии классификации магнитных материалов. Магнитомягкие материалы для постоянных и низкочастотных магнитных полей. Свойства ферритов и магнитодиэлектриков. Магнитные материалы специального назначения. Анализ магнитных цепей постоянного тока.
курсовая работа [366,4 K], добавлен 05.01.2017Магнитная жидкость как коллоидная система магнитных частиц и ее физико-химические свойства. Статистические магнитные свойства МЖ. Физические основы метода светорассеяния. Методика проведения экспериментов по светорассеянию. Коэффициент деполяризации.
дипломная работа [740,7 K], добавлен 20.03.2007Исследование капиллярного подъема магнитной жидкости при воздействии электрического и магнитного полей. Изучение проявления действия пондеромоторных сил на жидкие намагничивающиеся среды и процессы релаксации заряда в тонких слоях магнитных жидкостей.
лабораторная работа [1,9 M], добавлен 26.08.2009Кристаллическая структура и магнитные свойства манганитов. Теплоемкость манганитов в области фазовых переходов. Основные результаты исследования температурной зависимости теплоемкости монокристаллов системы в различных магнитных полях и их обсуждение.
курсовая работа [795,4 K], добавлен 21.05.2019Процессы в электрических цепях с сосредоточенными параметрами. Четырехполюсники при переменных токах. Расчет электрических полей. Теорема Гаусса и ее применение. Расчет симметричных магнитных полей. Моделирование плоскопараллельного магнитного поля.
методичка [4,4 M], добавлен 16.10.2012Введение в магнитостатику. Сила Лоренца. Взаимодействие токов. Физический смысл индукции магнитного поля, его графическое изображение. Примеры расчета магнитных полей прямого тока и равномерно движущегося заряда. Сущность закона Био–Савара-Лапласа.
лекция [324,6 K], добавлен 18.04.2013Магнитные поля и химический состав звёзд (гелиевых, Si- и Am–звёзд, SrCrEu-звёзд). Магнитные поля звёзд-гигантов, "белых карликов" и нейтронных звёзд. Положения теории реликтового происхождения поля и теории динамо-механизма генерации магнитного поля.
курсовая работа [465,3 K], добавлен 05.04.2016Методы получения наноразмерных объектов и контроля их характеристик. Изменение механических, электрических, магнитных, оптических и химических свойств металлов при переходе в наносостояние. Определение характеристик наноразмерных частиц в суспензиях.
реферат [1,2 M], добавлен 26.06.2010Исследование сущности магнитного поля, которое создаётся движущимися электрическими зарядами. Особенности магнитных линий - очертаний, образовавшиеся под воздействием магнитных сил. Признаки магнитной индукции - величины характеризующей магнитное поле.
презентация [786,7 K], добавлен 13.06.2010Исследование особенностей деформации микрокапель прямых и обратных эмульсий в магнитных и электрических полях. Изучение указанных явлений с помощью экспериментальной установки (катушек Гельмгольца), создавая переменные и постоянные магнитные поля.
лабораторная работа [1,0 M], добавлен 26.08.2009Сущность магнитного поля, его основные характеристики. Понятия и классификация магнетиков - веществ, способных намагничиваться во внешнем магнитном поле. Структура и свойства материалов. Постоянные и электрические магниты и области их применения.
реферат [1,2 M], добавлен 02.12.2012
