Określanie składu fazowego metali i stopów z wykorzystaniem zmiennego pola magnetycznego

Abstract

The aim of the thesis was the application of the changeable magnetic field to investigate the composition of phases present in the metals and alloys. Ali experiments were performed on Fe-Cu alloy Austempered Ductile Iron (ADI). In order to make a study in the changeable magnetic field a prototype apparatus was performed. The magnetic coupling of alloy (Ps) was measured in the reversible range of magnetic field. The samples of Fe-Cu alloy have contained the different volume fraction of phases components. The linear dependence between the magnetic coupling and the volume fraction of phases components was observed. This observation can be used to estimate the quantitative phase composition in a biphase alloys. However, the magnetic coupling both phases must be different. The phases composition of ADI at different austempering time was investigated by metallographic, XRD, magnetic coupling and dilatometric measurements. The microstructure of ADI at whole austempering time contains at least three phases. In this case the value of austenite volume fraction can be estimated by magnetic coupling. The significant result of the thesis is performance of apparatus which allows to measure the electromagnetic parameter of alloy in the reversible magnetic field. In this work the linear dependence between magnetic coupling and volume fraction of phase components (ferro- and paramagnetic properties) was revealed.

Przedstawiona rozprawa doktorska ma na celu wskazanie przydatności zmiennego pola magnetycznego do ilościowego określania składu fazowego metali i stopów. Postawioną tezę pracy, weryfikowano doświadczalnie na przykładzie modelowego stopu Fe-Cu oraz żeliwa sferoidalnego po hartowaniu izotermicznym. Badania w zmiennym polu magnetycznym wykonano za pomocą prototypowego aparatu, zaprojektowanego i wykonanego w ramach realizowanego tematu. W odwracalnym zakresie pola magnetycznego, mierzono parametr elektromagnetyczny określany w pracy stratnością magnetyczną stopu i oznaczony symbolem Ps. Dla serii próbek o zróżnicowanych udziałach objętościowych składników fazowych, przygotowanych ze stopu Fe-Cu, wykazano liniową zależność stratności magnetycznej Ps od ich udziału objętościowego. Udowodniona zależność może być zastosowana do ilościowej oceny składu fazowego w stopach dwufazowych pod warunkiem, że różna jest stratność magnetyczna obu faz. Zmianę składu fazowego żeliwa ADI przy zmiennym czasie ausferrytyzacji, analizowano na podstawie badań metalograficznych, rentgenowskiej ilościowej analizy fazowej, badań dylatometrycznych, pomiaru twardości i stratności magnetycznej Ps. W całym zakresie czasu ausferrytyzacji mikrostruktura żeliwa ADI składa się z trzech i więcej faz, co oznacza, że przeprowadzona ocena udziału objętościowego austenitu na podstawie stratności magnetycznej ma charakter przybliżony. Istotnym wynikiem pracy jest projekt i wykonanie aparatu umożliwiającego pomiar parametru elektromagnetycznego stopu w zakresie odwracalnym pola magnetycznego oraz wykazanie jego liniowej. Zależności od udziału objętościowego składników fazowych o właściwościach ferromagnetycznych i nieferromagnetycznych.