Magnetic Hysteretic Characterization of Ferromagnetic Materials with Objectives towards Non-Destructive Evaluation of Material Degradation

摘要

Structurele componenten en machineonderdelen vervaardigd uit staal worden vaak onder veeleisende omstandigheden uitgebaat. Dit kan aanleiding geven tot materiaaldegradatieprocessen zoals verbrossing en metaalvermoeiing. Mettertijd kunnen deze microstructurele processen leiden tot een graduele verslechtering van de mechanische eigenschappen, en eventueel tot scheurgroei en breuk. Om dit te vermijden is het monitoren van de materiaalintegriteit van groot belang, wat uitgevoerd kan worden met behulp van niet-destructieve evaluatietechnieken.In dit doctoraatsonderzoek bestuderen we de mogelijkheden van magnetische hysteretische karakteriseringstechnieken voor het niet-destructief monitoren van toenemende materiaaldegradatie van ferromagnetisch constructiestaal. Dergelijke aanpak is gemotiveerd door de kennis dat magnetisch hysteretisch gedrag beïnvloed is door microstructurele materiaaleigenschappen. Anders geformuleerd, de verandering in de vorm van de magnetische hysteresislussen, experimenteel waargenomen op verschillende momenten tijdens de materiaaldegradatie, reflecteert de onderliggende microstructurele veranderingen en de degradatie van de mechanische eigenschappen. Een van de onderzochte onderwerpen is de verbrossing van ferritisch staal door neutronenbestraling. Dit effect kan schadelijk zijn voor het drukvat van een nucleaire reactor. De maximum-permeabiliteit vertoont een significante dalende trend met stijgende neutronendosis en met stijgende vloeigrens, hetgeen het potentieel aangeeft van de magnetische hysteretische evaluatie van verbrossing door neutronenbestraling.Een andere topic is het continu monitoren van metaalvermoeiing aan de hand van een magnetomechanische methode. Deze methode resulteert in informatie over de verschillende vermoeiingsstadia, alsook over het finale vermoeiingsstadium. De ontwikkelde magnetische en magnetomechanische karakteriseringstechnieken kunnen gebruikt worden voor de niet-destructieve evaluatie van mechanische en microstructurele eigenschappen, met als doelstelling de beoordeling van de materiaalintegriteit tijdens uitbating en/of voor de kwaliteitscontrole tijdens materiaalproductieprocessen.