磁偶极子链与磁粉探伤

　　1　磁偶极子链的定义

　　按电磁学的磁荷观点,磁介质的最小单元为分子磁偶极子,即相距l的一对正负磁荷±q_m,其磁偶极距q_m分子=q_m·l。磁介质未被磁化时,其中各分子磁偶极子的空间分布是杂乱无章的(图1a),故对外不显磁性。当引入外加磁化场H_a后,各q_m分子都受磁力矩的作用而转向H_a方向(图1b),由于磁偶极分子的整齐排列,在磁介质内部各正负磁极首尾相接,磁性相互抵消,最后宏观效果是在整个磁介质两端面上分别出现正负磁荷±Q_m(图1c),这样,磁介质就被磁化了[1]。图1b中由磁介质一个端面上的-q_m经过众多首尾相接的分子磁偶极子,直达另一端面上+q_m的这一群体称为磁偶极子链。

　　2　磁偶极子链的分类

　　磁偶极子链可分为④纵向磁化初瞬间均匀分布的长、直线状磁偶极子链(图2a)[1~3]。纵向磁化稳定状态中非均匀分布的长、曲线状磁偶极子链(图2b)[2,4,5]。(四）周向磁化时工件内部闭环状磁偶极子链(图2c)[6,7]。球形工件磁化时的闭环状磁偶极子链(图2d)[8]。周向磁化时工件底棱上的小波状磁偶极子链(图2e)[6,7]。

　　3　特性[9]

　　(1)在磁介质单位横截面积中能够激励出的磁偶极子链数目是有限的。

　　(2)首尾相接的磁偶极子对间由于存在库仑斥无损检测力[1]必产生均匀的横向排斥。

　　(3)磁偶极子链间具有的横向排斥使它们均匀地充满磁介质的横截面。

　　(4)磁偶极子链能避开磁介质中的不连续区域而转向、连接、增长、断裂或重组。

　　(5)与工件表面开口缺陷凸棱线平行的磁偶极子链在一定条件下必然被迫断裂,而在该凸棱线上形成正、负线磁荷(极)。

　　4　意义

　　磁偶极子链的意义在于解决纵向磁化后工件端面上磁荷分布的难题(图2b),为工件纵向磁化理论奠定了基础[2,4,5];解决方钢纵向磁化时侧棱也吸附磁粉、形成“非相关显示”这一传统理论难题[4,5,10];解决工件通电流周向磁化时底棱上亦吸附磁粉形成杂乱显示的理论难题[6,7,10];解决纵向磁化停止后工件表面沟槽内磁极性反转这一理论难题[11,12];解决钢球表面裂纹正反方向(180°)漏磁场异常的理论难题[8];阐明工件表面开口缺陷引起漏磁场的机理,从而获得影响缺陷漏磁场的诸多因素[9];阐明工件表面下不连续性缺陷在工件表面上引起漏磁场的机理,从而获得了影响工件表面下缺陷所生漏磁场的各种因素[9];解决带圆孔和方孔圆柱体柱面上奇特磁痕分布的理论难题[13];解决纵(周)向磁化还能探出纵(周)向沟槽的理论难题[14]。