【摘要】：作为机械加工与制造中最常用的材料之一,铁磁性材料以其优越的机械物理性质成为保证加工零部件及制造装备服役性能的重要环节。面向国家智能制造及检测关键技术重大需求,开展基于磁表征的表面形态检测不仅有助于推动高精铁磁性零件表面加工质量的进一步提升,对机械、物理以及信息学科等基础理论的发展也具有重要意义。首先从铁磁性材料表面形态磁滋生源头着手,揭示了铁磁性材料表面标准缺陷形态的静态漏磁场生成机制,证实了缺陷磁泄漏区附近磁空穴的存在以及磁场负值旁瓣分布特性;首次发现了铁磁性材料电磁行为中磁传感分量(?)B_(other)实际上由二次漏磁场(?)B_(mfl)以及“体电流”扰动量(?)构成;针对现有国际标准中缺陷检测样件的缺失,提出了凸起形表面形态标准样件的增补及修订意见。其次,在磁生成机制研究基础上开展了基于检测信号的磁表征机制研究,揭示了铁磁性材料凹-凸型表面形态磁表征规律;提出了一种基于非接触式直接感应的铁磁性材料表面轮廓识别新方法,解决了高精铁磁性零件表面轮廓形态在线检测与识别难题。进一步地,针对磁表征机制中传统方法信号传感精度低的问题,提出基于“点-线”式磁表征场局部增强技术的铁磁性材料表面微缺陷近距离磁传感与检测新方法;针对铁磁性材料表面形态长距离传感及检测难题,提出基于主动式探测磁源与磁相互作用的磁传感与检测方法,实现了表面形态的大距离传感及检测信号增强,揭示了R2磁源永磁体相对磁导率及矫顽力参数对传感特性的影响规律。在上述研究基础上得到铁磁性材料表面形态传感及检测信号,提出基于多重磁表征检测信号特征值的表面形态评价新方法,建立了典型软磁材料和硬磁材料表面几何轮廓参数及检测信息定量化评价模型,首次发现并揭示了基于磁空穴区和局部磁增强区的硬磁材料表面轮廓磁分布规律。最后,针对铁磁性材料介观尺度表面微轮廓形态,提出一种基于磁聚焦原理的检测传感器,揭示了传感器主要结构及物理参数对磁聚焦效应影响规律,验证了新型磁聚焦传感器相较于常规磁轭式漏磁检测传感器的高精及高检测信噪比特性;开发了基于磁表征的铁磁性材料表面形态检测仪器/仪表设备的软/硬件系统,并在实际工程中得到现场应用。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM271
【参考文献】
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