TY - CONF A1 - Stegemann, Robert T1 - Bewertung der magnetischen Mikrostruktur für die Schadensfrüherkennung N2 - Die Mikrostruktur ferromagnetischer Materialien hat einen maßgeblichen Einfluss auf deren magnetischen Eigenschaften. Gerade bei niedrigen Feldstärken zeigen sich Parameter wie Koerzitivität, Permeabilität und Verlustleistung hoch sensitiv. Wir zeigen am Beispiel des unlegierten Baustahls S235JR, dass die magnetische Mikrostruktur an der Probenoberfläche in hohem Maße mit inhomogenen Dehnungen übereinstimmt. Zur Detektion der Kleinststreufelder verwenden wir speziell designte GMR Sensorik, die Sensitivität (3mV/V/kA/m) mit hoher Ortsauflösung (180 µm) vereint. Infolgedessen können wir auf eine aktive magnetische Anregung verzichten. Wir nutzen allein die sich durch magneto-mechanische Prozesse ausbildende „spontane“ magnetische Mikrostruktur des Materials. Das hervorragende Signal-Rausch-Verhältnis unserer GMR-Sensorik für inhomogene Streufelder erlaubt, schon geringe und lokal abgegrenzte plastische Deformationen in Form und Position reproduzierbar zu visualisieren. Die zugehörigen Signale zeigen die typische Sequenz von erhöhten positiven und negativen Normalkomponenten wie sie bei einer Rissanzeige der aktiven Streuflussprüfung (MFL - Magnetic Flux Leakage) beobachtet wird. Magnetisch kann eine plastische Zone daher als Vorstufe eines Risses betrachtet werden, deren relative Permeabilität für den Riss als Grenzfall zu μr = 1 tendiert. T2 - DGZfP-Jahrestagung CY - Koblenz, Germany DA - 22.05.2017 KW - Baustahl KW - GMR-Sensorik KW - Heterogene plastische Deformation KW - Zugversuch PY - 2017 AN - OPUS4-40375 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Sonntag, Nadja A1 - Stegemann, Robert A1 - Skrotzki, Birgit A1 - Kreutzbruck, Marc ED - Grellmann, W. ED - Frenz, H. T1 - Verformungsinduzierte Magnetisierung ferromagnetischer Stähle am Beispiel eines unlegierten Baustahls T1 - Deformation-induced magnetization of ferromagnetic steels exemplified by an unalloyed structural Steel N2 - Die zerstörungsfreie Detektion potenzieller Rissinitiierungsorte in unlegierten Baustählen und Pipelinestählen mit der Metal Magnetic Memory (MMM) Methode basiert auf der Messung schwacher magnetischer Streufelder, die sich im Zuge statischer oder zyklischer Belastung durch irreversible Änderungen der initialen magnetischen Mikrostruktur (Weiß’sche Bezirke) ausbilden. Spannungskonzentrationsstellen und höchst beanspruchte Werkstoffbereiche kleiner Dimensionen im ferromagnetischen Material können daher mit magnetischen Methoden detektiert werden. In einem klassischen Baustahl (S 235) werden mittels hochauflösender GMR-Sensorik Veränderungen der natürlichen Magnetfeldverteilung durch statische Zugbelastungen visualisiert. Ergänzende profilometrische Messungen veranschaulichen die prinzipielle Beteiligung geometrischer und topografischer Effekte an der Entstehung der sich unter plastischer Verformung ausbildenden Magnetisierungszustände des ferromagnetischen Materials. N2 - pipeline steels by the Metal Magnetic Memory (MMM) method is based on the measurement of weak magnetic stray fields, which are formed during static or cyclic loading by irreversible changes of the initial magnetic structure (magnetic domains). Therefore, stress concentration sites and highly stressed areas in small dimensions of ferromagnetic materials may be detected by magnetic methods. The changes of the distribution of the natural magnetic field by static tensile loading are detected by high resolution GMR sensors in conventional constructional Steel (S 235). In addition, profilometric measurements Show the general contribution of geometric and topographical effects to the development of the magnetic States formed during plastic deformation of a ferromagnetic material T2 - Tagung Werkstoffprüfung 2014 - Fortschritte in der Werkstoffprüfung für Forschung und Praxis - Werkstoffeinsatz, Qualitätssicherung und Schadensanalyse CY - Berlin, Germany DA - 04.12.2014 KW - MMM KW - 3D-GMR-Magnetometer KW - Topografie KW - Verformungsinduzierte Magnetisierung KW - Baustahl KW - 3D-GMR magnetometer KW - Topography KW - Deformation-induced magnetization KW - Construction steel PY - 2014 SN - 978-3-9814516-8-9 SN - 1861-8154 SP - 355 EP - 360 AN - OPUS4-32222 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Stegemann, Robert T1 - Evaluation magneto-mechanischer Effekte in hochauflösenden Magnetfeldmessungen durch Neutronendiffraktion N2 - Die mechanische Spannung ist ein maßgeblicher Parameter ferromagnetischer Materialien. Wird ein solches Material unter die Curie Temperatur abgekühlt, zerfällt es spontan in nahezu selbstgesättigte magnetische Domänen. Diese Magnetisierung führt gleichzeitig zu einer Verformung der mit ihr gekoppelten Kristallgitter. Ein Effekt der auch reziprok gilt: wird die Gitterverformung durch eine Spannung behindert ändert sich zwangsweise der magnetische Zustand. Man kann annehmen, dass zwischen unterschiedlichen, für sich aber homogen verspannten Werkstoffbereichen, lokale magnetische Streufelder auftreten, weil magneto-mechanische Effekte eine Inkompatibilität der Domänenstruktur induzieren. Bekanntlich bilden sich Spannungsgradienten nach Schweißprozessen durch ungleichmäßigen Wärmeeintrag, thermischer Dehnung, und unterschiedlichen Abkühlraten aus. Unter dieser Prämisse untersuchen wir Wolfram-Inertgas geschweißte Blindnahtproben (250x100x4,8 mm^3) aus einem hypereutektoiden Baustahl. Der Spannungszustand der Proben wurde anhand von Neutronendiffraktometrie (ND) am Instrument E3 am Reaktor BERII (Helmholzzentrum Berlin, HZB) charakterisiert. ND ist ein Referenzverfahren für die quantitative Bestimmung von elastischen Dehnungen in kristallinen Materialien, deren Gitter selbst der Messmaßstab ist. Die Auswertung zeigt hohe Längsspannungen mit lokalen Maxima in Größenordnung von 600 MPa, die von umgebenen Druckspannungszonen kompensiert werden. Zur Detektion der magnetischen Kleinststreufelder verwenden wir speziell designte GMR-Sensorik (GMR - Giant Magneto Resistance), die aufgrund der geringen Größe ihrer aktiven Sensorelemente hohe Ortsauflösung mit Sensitivität vereint. Die Visualisierung der Messergebnisse lässt eine klare magnetische Mikrostruktur der Schweißnähte erkennen, in der die Streufelder lateral in Größenordnung des Erdmagnetfeldes variieren (~50 µT). Wir zeigen durch einen Vergleich beider Messverfahren, dass lokale magnetische Streufeldmaxima in hohem Maße mit den Spannungsgradienten übereinstimmen. T2 - DGZfP-Jahrestagung CY - Koblenz, Germany DA - 22.05.2017 KW - GMR-Sensorik KW - Neutronendiffratkion KW - Eigenspannungen KW - Baustahl PY - 2017 AN - OPUS4-40386 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -