一種材料內(nèi)耗值測(cè)量?jī)x的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種材料內(nèi)耗值測(cè)量?jī)x。
【背景技術(shù)】
[0002] 機(jī)械設(shè)備中的零部件在工作運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)（如受到?jīng)_擊等)產(chǎn)生的振動(dòng)、噪聲，被視為一 種材料缺陷。特別是在需要安靜，穩(wěn)定的特殊工作環(huán)境要求下，例如汽車減震絎架，潛艇發(fā) 動(dòng)機(jī)降噪等民用軍用領(lǐng)域，需要使用高內(nèi)耗合金(或稱為高阻尼合金)將振動(dòng)、沖擊能轉(zhuǎn)變 為其他能量而非震動(dòng)或聲波能量，從而達(dá)到減震降噪的效果。粉末冶金材料，由于其特殊的 結(jié)構(gòu)，如多空隙，多界面，因此具有很高的內(nèi)耗值，特別適合制造減震降噪功能材料。鑒于民 用及軍用領(lǐng)域的迫切需要，我國(guó)已將發(fā)展高阻尼合金作為國(guó)家"七?五"高技術(shù)及機(jī)械工業(yè) 發(fā)展項(xiàng)目。如何準(zhǔn)確地測(cè)量材料的減震降噪效能，即材料的內(nèi)耗值(或超聲衰減）的測(cè)量?jī)x 器，是評(píng)測(cè)高阻尼合金材料設(shè)計(jì)制造水平，制定此種材料性能標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵。
[0003] 內(nèi)耗與超聲衰減的含義是:在固體振動(dòng)過程中，由于彈性波與各種缺陷或聲子、電 子、磁子等元激發(fā)的互作用而使機(jī)械能消耗的現(xiàn)象，即材料在外力沖擊或振動(dòng)作用下能依 靠材料自身的稟性(如材質(zhì)本征特性、相組成及組織結(jié)構(gòu)內(nèi)部特征等)而造成能量發(fā)生損耗 的能力。內(nèi)耗值的計(jì)算公式如下：
[0004] ........................( 1 )
[0005] Af = f2-fi ...............(2)
[0006] 圖3是振幅與振動(dòng)頻率的關(guān)系圖。式中fQ是達(dá)到共振時(shí)的振幅1所對(duì)應(yīng)的共振頻率 (注意有倍頻共振峰）。負(fù)汀 2分別表示在共振頻率f〇的兩端，當(dāng)振幅同時(shí)達(dá)到時(shí)所對(duì)應(yīng) 的兩端頻率(f2>f〇。
[0007] 試樣的最大振幅即共振振幅由試樣的形狀、材質(zhì)決定，并且共振振幅對(duì)應(yīng)著共振 頻率即材料的固有頻率。因此，在測(cè)試中先測(cè)出最大振幅的六》及其對(duì)應(yīng)的共振頻率f Q數(shù)值。 然后，減小電流頻率找到振幅為$疋（共振振幅的一半）的點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的頻率fi。與此相仿，把 電流頻率提尚，在超過共振頻率的區(qū)域找到振幅為半尚振幅y A,的另一個(gè)頻率點(diǎn)f 2。將上 述結(jié)果帶入公式（1)、（2)可得到內(nèi)耗值Q-1;實(shí)際測(cè)量時(shí)，頻率由低向高增加，當(dāng)出現(xiàn)第一個(gè) 共振時(shí)，記下最大振幅六"和對(duì)應(yīng)的共振頻率f Q，然后在fQ的兩端分別測(cè)出對(duì)應(yīng)于振幅為 的頻率即可。
[0008] 金屬物理專家的研究發(fā)現(xiàn)金屬材料的內(nèi)耗值0-1是與金屬材料的本征性能有關(guān)。首 先金屬材料本身的彈性模量E值越小，內(nèi)耗值Q- 1越大;其次金屬材料內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)特征也 決定了內(nèi)耗值，包括:1)材料微觀結(jié)構(gòu)的內(nèi)界面，及內(nèi)界面的數(shù)量、分布特征;2)材料微觀組 織中的空隙、空穴、位錯(cuò)等缺陷;3)多種相結(jié)構(gòu)存在條件下的形變弛豫與相間形變不平衡特 征。
[0009] 近年來(lái)，各國(guó)粉末冶金專家發(fā)現(xiàn)，由于粉末冶金方法制備的材料中有較多的空隙 存在，很多粉末冶金材料都具有高內(nèi)耗值的特性。雖然很早有人把這種材料應(yīng)用到減振器 件中去，但是，如何準(zhǔn)確方便地測(cè)量粉末冶金材料的內(nèi)耗值的方法卻從未見過相關(guān)專利或 論文。
[0010] 測(cè)量材料內(nèi)耗值的儀器設(shè)計(jì)，可按頻率高低分為三類：（1)超低頻內(nèi)耗測(cè)量?jī)x；（2) 聲頻內(nèi)耗測(cè)量?jī)x；（3)超聲頻內(nèi)耗測(cè)量?jī)x。四十年代我國(guó)物理學(xué)家葛庭隧發(fā)明了超低頻內(nèi)耗 測(cè)量?jī)x的核心結(jié)構(gòu)-扭擺裝置。但是對(duì)于測(cè)量粉末冶金高阻尼合金內(nèi)耗值，扭擺裝置是不適 合的，主要因?yàn)椋海?)測(cè)量頻率較低；（2)試樣所受應(yīng)力較大；（3)試樣上附加較大的慣性元 件，儀器本身就有較大的系統(tǒng)誤差；（4)絲狀試樣難加工。
[0011] 若測(cè)量聲頻范圍內(nèi)的材料內(nèi)耗值，必須使用聲頻內(nèi)耗測(cè)量裝置，被測(cè)試樣應(yīng)在聲 頻甚至超聲頻范圍（10萬(wàn)赫茲至兆赫)的振動(dòng)條件下發(fā)生共振，通過測(cè)量被測(cè)試樣的共振頻 率，帶入公式計(jì)算材料的內(nèi)耗值。然而目前尚無(wú)可以讓被測(cè)試樣在可調(diào)頻范圍內(nèi)被動(dòng)起振， 并測(cè)量其共振頻率的測(cè)量?jī)x器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 本發(fā)明的目的在于提供一種材料內(nèi)耗值測(cè)量?jī)x，實(shí)現(xiàn)讓被測(cè)試樣在可調(diào)頻范圍內(nèi) 被動(dòng)起振，并測(cè)量其共振頻率功能，具有測(cè)量簡(jiǎn)單、精準(zhǔn)、可靠等優(yōu)點(diǎn)。
[0013] 為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的解決方案是：
[0014] -種材料內(nèi)耗值測(cè)量?jī)x，主要包括音頻信號(hào)發(fā)生器和電磁起振舌簧架;該電磁起 振舌簧架包括有底板、試樣固定機(jī)構(gòu)、磁性線圈、U型永久磁鐵及非晶鐵磁片;試樣固定機(jī)構(gòu) 和磁性線圈分別前后相對(duì)地設(shè)于底板上，磁性線圈以其中心軸線沿底板前后方向的方式設(shè) 置，該磁性線圈與音頻信號(hào)發(fā)生器相互適配電連接;U型永久磁鐵具有磁極相反的兩塊，該 兩塊U型永久磁鐵以左右相對(duì)設(shè)置方式設(shè)于底板上的對(duì)應(yīng)磁性線圈處;非晶鐵磁片具有兩 片，其分別貼設(shè)于試樣其伸至磁性線圈內(nèi)的對(duì)應(yīng)部分的兩側(cè)面上。
[0015] 所述兩塊U型永久磁鐵的磁極端面為傾斜面。
[0016] 所述傾斜面為呈45°的斜面。
[0017] 所述兩塊U型永久磁鐵分別為均呈U型的鍶鐵氧體和釹鐵硼永久磁鐵。
[0018] 所述試樣固定機(jī)構(gòu)包括有固定夾頭和固定螺栓，該固定夾頭上開設(shè)有供試樣插置 固定的槽孔，固定螺栓可調(diào)鎖設(shè)在固定夾頭上并且伸至槽孔內(nèi)。
[0019] 所述固定夾頭的側(cè)面上開設(shè)有與槽孔相連通的螺紋通孔，該螺紋通孔內(nèi)組裝有頂 緊螺栓。
[0020] 所述試樣固定機(jī)構(gòu)還包括有墊片，該墊片墊設(shè)在試樣的對(duì)應(yīng)頂緊螺栓頂緊的所在 側(cè)面上。
[0021 ]所述試樣固定機(jī)構(gòu)的中心與磁性線圈的中心間的距離為40-60mm。
[0022] 所述測(cè)量?jī)x還包括振幅位移指針和顯微鏡，該振幅位移指針粘結(jié)在試樣的自由端 部上。
[0023] 所述測(cè)量?jī)x還包括頻率計(jì)，該頻率計(jì)與磁性線圈相適配電連接。
[0024] 采用上述方案后，本發(fā)明材料內(nèi)耗值測(cè)量?jī)x，當(dāng)磁化線圈內(nèi)通入一定頻率的音頻 電源時(shí)，貼在平板試樣兩側(cè)表面上的非晶鐵磁片被磁化，并與位于試樣一端兩側(cè)的U型永久 磁鐵發(fā)生磁極相互作用而產(chǎn)生左右橫向振動(dòng)。觀察記錄時(shí)，可采用在試樣上粘結(jié)的振幅位 移指針測(cè)量振幅值，在顯微鏡下用1〇〇倍（目鏡附測(cè)微尺)觀察并記錄。本發(fā)明采用創(chuàng)新的電 磁起振方式，利用粉末冶金材料特制的薄片狀試樣，在可調(diào)頻外加電磁場(chǎng)與固定永磁極相 互作用下而產(chǎn)生振動(dòng)的原理，測(cè)出試樣在共振狀態(tài)下的共振振幅六》和共振頻率fo,同時(shí)測(cè)量 出共振振幅一半的點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的兩側(cè)頻率fi、f2,利用相關(guān)計(jì)算公式即可算出試樣材料 的內(nèi)耗值。
【附圖說(shuō)明】
[0025] 圖1是本發(fā)明測(cè)量?jī)x的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026] 圖2是本發(fā)明電磁起振舌簧架的立體圖；
[0027] 圖3是振幅與振動(dòng)頻率的關(guān)系圖。
[0028] 標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0029]音頻信號(hào)發(fā)生器1 頻率計(jì) 2
[0030]電磁起振舌簧架3 底板 31
[00311試樣固定機(jī)構(gòu) 32 固定夾頭 321
[0032] 槽孔 3211頂緊螺栓 3212
[0033] 固定螺栓 322 墊片 323
[0034]磁性線圈 33 U型永久磁鐵 34
[0035]磁極端面 341 非晶鐵磁片 35
[0036] 振幅位移指針 41 顯微鏡 42。
【具體實(shí)施方式】
[0037]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本案作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0038]本案涉及一種材料內(nèi)耗值測(cè)量?jī)x，如圖1-2所示，主要包括音頻信號(hào)發(fā)生器1和電 磁起振舌簧架3。所述電磁起振舌簧架3包括有底板31、試樣固定機(jī)構(gòu)32、磁性線圈33、U型永 久磁鐵34及非晶鐵磁片35。
[0039]底板31具有前后端和左右端，試樣固定機(jī)構(gòu)32和磁性線圈33分別前后相對(duì)地設(shè)于 底板31上，該試樣固定機(jī)構(gòu)32的中心與磁性線圈33的中心間的距離（即片狀試樣振動(dòng)懸臂 距離)為40_60mm，其具體是視被測(cè)材料的