[发明专利]一种模拟计算任意双相不锈钢显微组织磁导率的方法

说明书

本发明公开了一种模拟计算任意双相不锈钢显微组织磁导率的方法。该方法基于linux操作系统下用于生成多晶体模型的软件和图像处理软件，根据生成的模型照片或实际金相照片建立任意双相不锈钢微观组织有限元模型。通过本专利公开的方法，能够计算任意相组成、相分布和任意晶粒尺寸的双相不锈钢微观组织的磁导率，并能够单独或者综合分析晶粒尺寸、第二相粒子、相分数、相分布以及晶界等微观组织相关参数对磁导率的影响，模拟计算的结果与实际结果的误差小于5％。解决了双相不锈钢微观组织模拟精度不高、难以计算双相不锈钢微观组织磁导率的问题，弥补了宏观层面计算磁导率的方法由于“尺寸效应”造成的错误，为双向不锈钢电磁无损检测系统提供数据参考。

技术领域

本发明涉及一种模拟计算任意双相不锈钢显微组织磁导率的方法，属于电磁无损检测技术应用范围，同时可服务于不锈钢生产的钢铁企业、新能源汽车制造企业。

背景技术

我国提出“碳达峰、碳中和”的双碳发展理念，节能减排和产业调整已经是我国工业绿色发展的关键，而新能源汽车产业是实现“双碳”目标的重点关注对象。铁磁性材料是新能源汽车发展的支撑材料，起着不可或缺的作用。磁导率是铁磁性材料的基本电磁特性参数之一，标志着材料导通磁力线，传导磁场的能力，是决定钢铁材料能否应用于新能源汽车、电力电子、航空军事等领域的重要物理量。另外，钢铁材料的显微结构直接影响材料的机械性能，而磁导率是衡量材料显微结构变化的特征物理量，计算材料显微结构的磁导率可以表征显微结构变化，从而预测材料的机械性能。因此，准确测量钢铁材料的磁导率对提高材料物理性能的表征精度、加深材料电磁特性认识、拓宽材料应用领域具有重要意义。本发明基于钢铁材料显微组织磁导率的研究，发明了一种根据钢铁显微结构进行建模，模拟并计算任意显微组织磁导率的方法。

不锈钢根据不同的相组成可分为奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、马氏体不锈钢以及双相不锈钢等。双相不锈钢由于具有奥氏体+铁素体双相组织，兼有奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的特点，其屈服强度可达400Mpa～550MPa，是普通奥氏体不锈钢的2倍。与铁素体不锈钢相比，双相不锈钢的韧性更高，耐晶间腐蚀性能和焊接性能更好；同时具有铁素体不锈钢的特点，例如热导率高、线膨胀系数小，具有超塑性及磁性等。双相不锈钢的微观组元，例如铁素体与奥氏体相分数、相分布、晶粒尺寸、第二相粒子等都是影响双相不锈钢使用性能的重要因素，而其磁导率的大小则反应出微观组元的变化，计算模拟双相钢磁导率的大小，能够反映显微结构特征，表征双相不锈钢的性能。

目前对于磁导率测量的相关专利有：用于磁导率测量的传感器及测量方法(201710258105.0)；一种交流磁导率测量装置及其方法(201110128899.1)；一种磁导率测量方法与装置(202111489571.2)等，以上发明对于磁导率的研究仍存在一些不足。一是磁导率作为重要的材料物性参数，没有精确有效的针对双向不锈钢磁导率模拟计算的方法。其中，一种交流磁导率测量装置及其方法(201110128899.1)通过开发测量磁导率的传感器，使用两组线圈或者四抽头线圈进行测量，通过对测量传感器、装置或者测量电路进行研究设计，适用范围较小、测量要求比较严格、步骤繁杂，不能真实反映影响磁导率变化的参数，缺少基于材料显微组织对磁导率影响的研究。二是双相不锈钢的显微结构复杂，晶粒大小、相组成、相分数等因素的变化都会引起磁导率的变化，基于宏观测量的方法实施困难，造成测量信号不稳定。三是目前鲜有针对微观组织的磁导率测量，一种针对铁氧体的高精度低频复数磁导率测量装置及方法(201910621763.0)和一种圆柱形软磁材料磁导率测量方法(201110450042.1)等研究都是基于宏观试样的测量，由于“尺寸效应”的存在，基于宏观试样的测量值不能用来衡量微观结构的磁导率，而微观结构的磁导率是研究材料物理性质的基础，是研究材料显微组织和材料物理性能重要的桥梁。