- •ОГЛАВЛЕние
- •Предисловие авторов
- •Введение
- •Глава 1. Магнитные свойства вещества
- •§ 1.1. Условия возникновения самопроизвольной намагниченности
- •§ 1.2. Магнитные состояния вещества
- •§ 1.3. Причины возникновения доменной структуры
- •§ 1.4. Намагничивание ферромагнетиков внешним магнитным полем
- •§ 1.5. Классификация магнитных материалов
- •Контрольные вопросы по главе 1
- •Список рекомендуемой литературы по главе 1
- •Глава 2. Электромагнитные устройства
- •§ 2.1. Основные понятия и определения
- •§ 2.2. Требования к магнитопроводам электромагнитных устройств
- •§ 2.3. Конструкции магнитопроводов
- •§ 2.4. Материалы магнитопроводов электромагнитных устройств
- •§ 2.5. Статические электромагнитные устройства
- •Контрольные вопросы по главе 2
- •Список рекомендуемой литературы по главе 2
- •Глава 3. Постоянные магниты
- •§ 3.1. Назначение, способы намагничивания, стабильность характеристик
- •§ 3.2. Основные магнитные характеристики магнитотвердых материалов
- •§ 3.3. Примеры расчета индукции магнитного поля постоянных магнитов
- •§ 3.4. Материалы для изготовления постоянных магнитов
- •§ 3.5. Примеры использования постоянных магнитов
- •Контрольные вопросы по главе 3
- •Список рекомендуемой литературы по главе 3
- •Глава 4. Электромагнитные экраны и поглотители электромагнитных волн
- •§ 4.1. Электромагнитное экранирование: назначение, эффективность, типы экранов
- •§ 4.2. Физические основы электромагнитного экранирования
- •§ 4.3. Магнитные материалы для электромагнитных экранов
- •§ 4.4. Поглотители электромагнитных волн
- •Контрольные вопросы по главе 4
- •Список рекомендуемой литературы по главе 4
- •Глава 5. Запоминающие устройства
- •§ 5.2. Магнитные материалы, используемые в качестве запоминающих сред
- •§ 5.4. Магнитные ленты
- •§ 5.5. Жесткие магнитные диски
- •§ 5.6. Магниторезистивные запоминающие устройства
- •§ 5.7. Перспективные технологии создания запоминающих устройств с магнитной записью
- •Контрольные вопросы по главе 5
- •Список рекомендуемой литературы по главе 5
- •§ 6.1. Классификация, основные термины и определения
- •§ 6.2. Стабилизация и намагничивание магнитных и магнитореологических жидкостей
- •§ 6.3. Виды магнитных и магнитореологических жидкостей
- •§ 6.4. Магнитожидкостные герметизаторы
- •Расчет максимального перепада давлений, удерживаемого МЖГ
- •§ 6.5. Демпферы, муфты, амортизаторы, тормоза
- •§ 6.6. Магнитожидкостные сепараторы и устройства магнитореологической прецизионной обработки поверхности
- •§ 6.7. Магнитожидкостные датчики
- •§ 6.8. Жидкости с низкой концентрацией наноразмерных магнитных частиц
- •§ 6.9. Магнитные суспензии
- •Контрольные вопросы по главе 6
- •Список рекомендуемой литературы по главе 6
- •Глава 7. Вспомогательные устройства фидеров на основе ферритов
- •§ 7.1. Назначение, характеристика передаваемых волн, примеры устройств
- •§ 7.2. Физические эффекты, проявляющиеся при прохождении ЭМВ через намагниченный феррит
- •§ 7.3. Магнитные материалы, применяемые при создании вспомогательных устройств фидеров
- •§ 7.4. Неуправляемые вспомогательные устройства фидеров
- •§ 7.5. Управляемые вспомогательные устройства фидеров
- •Контрольные вопросы по главе 7
- •Список рекомендуемой литературы по главе 7
- •Глава 8. Электромагнитные датчики
- •§ 8.1. Назначение, области применения, типы и требования
- •§ 8.2. Датчики на основе магнитоупругого взаимодействия
- •§ 8.3. Индуктивные датчики
- •§ 8.4. Магниторезистивные датчики
- •§ 8.5. Индукционные датчики
- •Контрольные вопросы по главе 8
- •Список рекомендуемой литературы по главе 8
- •сокращения
- •Термины и определения
на основе МЧ концентрируются в заданной области и служат контрастным веществом для МРТ. К таким комплексам можно присоединить препараты, оказывающие лечебное воздействие на клетки определенных типов.
В медицинской практике магнитные свойства МЧ могут использоваться при одновременном применении гипертермической эмболизации, адресной доставки и МРТ или при любом их сочетании.
§ 6.9. Магнитные суспензии
Магнитные суспензии применяются для неразрушающего контроля изделий из ферромагнитных материалов. В отличие от рассмотренных ранее жидких неоднородных сред они не стабилизированы, поэтому седиментационно неустойчивы (равномерно распределенные в дисперсионной среде МЧ медленно оседают или всплывают на поверхность жидкости). Отсутствие стабилизации определяет высокую подвижность МЧ, которая используется при проведении магнитопорошкового контроля различных деталей и конструкций.
Магнитопорошковый метод неразрушающего контроля основан на явлении притяжения частиц магнитного порошка магнитными потоками рассеяния, возникающими над дефектами в намагниченных объектах контроля. Он предназначен для выявления поверхностных и подповерхностных (на глубине до 1,5…2 мм) дефектов, связанных с нарушением сплошности материала изделия (трещины, волосовины, расслоения, дефекты сварных соединений в деталях, изготовленных из ферромагнитных материалов с μ ≥ 40).
Рассмотрим участок ферромагнетика с однородными магнитными свойствами и магнитной проницаемостью μ1 (рис. 6.22, а). В однородно распределенном магнитном поле напряженностью H0 ферромагнетик приобретет магнитную индукцию В0. В бездефектной области линии магнитной индукции не меняют своего направления. Магнитный поток, пересекающий дефект, встречает большое магнитное сопротивление в виде прослойки воздуха или неферромагнитного включения, при этом линии магнитной индукции искривляются. Ниже основания дефекта линии магнитной индукции уплотняются (если образец намагничен не до насыщения). Часть линий пройдет через воздушный зазор, остальные замкнутся по воздуху над поверхностью образца.
230
а |
б |
Рис. 6.22. Распределение силовых линий магнитного поля
вферромагнитном материале, имеющем дефект:
а– топография; б – модель
Создаваемый эффект можно объяснить с точки зрения магнитостатики (рис. 6.22, б). Поток магнитной индукции В0 на границе раздела ферромагнитной и воздушной (или иной немагнитной) сред, имеющей магнитную проницаемость μ2 << μ1, создает фиктивные магнитные полюса, между которыми возникает размагничивающее поле Нd, направленное навстречу намагничивающему полю в исследуемом образце. Размагничивающее поле в основном замыкается через воздушную среду, чем создает поток рассеяния в самом дефекте и над ним (эффект выпучивания). Поле Нd также называется полем рассеяния. Таким образом, магнитное поле рассеяния дефекта – это локальное магнитное поле, возникающее в зоне дефекта вследствие поляризации его границ потоком магнитной индукции образца.
Вероятность идентификации дефекта* повышается в том случае, если линии магнитной индукции пересекают наибольшую площадь дефекта, т. е. располагаются перпендикулярно его плоскости (при направлении магнитного поля под углом менее 30° дефекты могут быть не выявлены). Если ориентация дефектов неизвестна, то производят несколько испытаний, намагничивая деталь в разных направлениях. После каждого намагничивания осмотренные детали подвергаются размагничиванию с помощью одного из следующих способов:
* Получить первичную информацию о дефектах можно различными способами, основанными на регистрации магнитных полей рассеяния: магнитопорошковым, индукционным, феррозондовым, магниторезисторным и др.
231
–нагревания до точки Кюри;
–однократного приложения встречного магнитного поля такой напряженности, после уменьшения которой до нуля деталь оказывается практически размагниченной;
–воздействия знакопеременного магнитного поля с постепенным уменьшением его амплитуды до нуля.
Одним из способов визуализации неоднородности магнитного поля является использование ферромагнитных частиц удлиненной формы. Такие частицы вводятся в исследуемую область контролируемого изделия в виде «сухого» порошка (пульверизатором, резиновой грушей или ситом) или в составе предварительно перемешанной магнитной суспензии (поливом слабой струей), при этом каждая частица представляет собой магнитный диполь с магнитными полюсами N и S на концах (рис 6.23, а). В области дефекта на частицу действуют вращающий момент, разворачивающий диполь по направлению силовых линий магнитного поля рассеяния, сила трения, сила тяжести и пондеромоторная сила, втягивающая ее в область с более высоким значением напряженности магнитного поля (рис. 6.23, а).
Врассматриваемом случае эта область располагается вокруг дефекта. Подставив в (6.2) значение m = MV и умножив числитель и знаменатель на Н, получим выражение для пондеромоторной силы, действующей на частицу:
F |
|
MV |
dH |
|
H |
|
VH |
dH |
, |
(6.20) |
|
|
|
||||||||
m |
0 |
|
dx H |
0 |
|
dx |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|||||
где χ – магнитная восприимчивость вещества (χ = μ – 1).
Если результирующая пондеромоторной силы Fm и силы тяжести
Fр , превышает силу трения*, то МЧ концентрируются в области дефек-
та 1. При этом МЧ притягиваются друг к другу, образуя цепочные структуры 2, ориентированные по магнитным силовым линиям поля рассеяния 3 (рис. 6.23, б). Намагничивание обследуемой области проводится до начала измерений или непосредственно в процессе контроля.
* Значение силы трения ниже для частиц, распределенных в жидкой неоднородной среде, по сравнению с ее значением при воздействии на частицы «сухого» порошка.
232
а |
б |
Рис. 6.23. Воздействие неоднородного магнитного поля на магнитную частицу: а – схема сил; б – расположение частиц в области дефекта
Методом магнитопорошкового контроля могут быть обнаружены поверхностные и расположенные внутри материала дефекты (последние – если магнитное поле рассеяния не полностью шунтируется слоем ферромагнетика).
Вмагнитопорошковом методе используются порошки железа или никеля либо их оксидов. В зависимости от шероховатости и цвета контролируемой поверхности используют магнитные порошки, имеющие естественную окраску (черные, красно-коричневые) либо окрашенные – цветные или люминесцентные. Максимальный средний размер частиц порошков, используемых в суспензиях, не должен превышать 60 мкм.
Вдисперсионные среды (масло, смесь масла с керосином, раз-
личные растворители* или вода) добавляют ингибиторы коррозии, антивспениватели, стабилизаторы, коагуляторы и другие вещества.
Преимуществами магнитопорошкового метода контроля являются:
–высокая производительность;
–высокая чувствительность;
–возможность обнаружения трещин на начальной стадии их формирования;
–возможность обследования сварных швов с резким переходом от наплавленного металла к основному;
–возможность выявления поверхностных трещин сварных соединений.
*Растворители применяются при необходимости использования быстросохнущих дисперсионных сред.
233
