一種材料內耗值測量儀的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及測量技術領域，具體是指一種材料內耗值測量儀。
【背景技術】
[0002] 機械設備中的零部件在工作運轉時（如受到沖擊等)產生的振動、噪聲，被視為一 種材料缺陷。特別是在需要安靜，穩定的特殊工作環境要求下，例如汽車減震絎架，潛艇發 動機降噪等民用軍用領域，需要使用高內耗合金(或稱為高阻尼合金)將振動、沖擊能轉變 為其他能量而非震動或聲波能量，從而達到減震降噪的效果。粉末冶金材料，由于其特殊的 結構，如多空隙，多界面，因此具有很高的內耗值，特別適合制造減震降噪功能材料。鑒于民 用及軍用領域的迫切需要，我國已將發展高阻尼合金作為國家"七?五"高技術及機械工業 發展項目。如何準確地測量材料的減震降噪效能，即材料的內耗值(或超聲衰減）的測量儀 器，是評測高阻尼合金材料設計制造水平，制定此種材料性能標準的關鍵。
[0003] 內耗與超聲衰減的含義是:在固體振動過程中，由于彈性波與各種缺陷或聲子、電 子、磁子等元激發的互作用而使機械能消耗的現象，即材料在外力沖擊或振動作用下能依 靠材料自身的稟性(如材質本征特性、相組成及組織結構內部特征等)而造成能量發生損耗 的能力。內耗值的計算公式如下：
[0004] ........................( 1 )
[0005] Af = f2-fi ...............(2)
[0006] 圖3是振幅與振動頻率的關系圖。式中fQ是達到共振時的振幅1所對應的共振頻率 (注意有倍頻共振峰）。負汀 2分別表示在共振頻率f〇的兩端，當振幅同時達到時所對應 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、材質決定，并且共振振幅對應著共振 頻率即材料的固有頻率。因此，在測試中先測出最大振幅的六》及其對應的共振頻率f Q數值。 然后，減小電流頻率找到振幅為$疋（共振振幅的一半）的點所對應的頻率fi。與此相仿，把 電流頻率提尚，在超過共振頻率的區域找到振幅為半尚振幅y A,的另一個頻率點f 2。將上 述結果帶入公式（1)、（2)可得到內耗值Q-1;實際測量時，頻率由低向高增加，當出現第一個 共振時，記下最大振幅六"和對應的共振頻率f Q，然后在fQ的兩端分別測出對應于振幅為 的頻率即可。
[0008] 金屬物理專家的研究發現金屬材料的內耗值0-1是與金屬材料的本征性能有關。首 先金屬材料本身的彈性模量E值越小，內耗值Q- 1越大;其次金屬材料內部的組織結構特征也 決定了內耗值，包括:1)材料微觀結構的內界面，及內界面的數量、分布特征;2)材料微觀組 織中的空隙、空穴、位錯等缺陷;3)多種相結構存在條件下的形變弛豫與相間形變不平衡特 征。
[0009] 近年來，各國粉末冶金專家發現，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耗值的特性。雖然很早有人把這種材料應用到減振器 件中去，但是，如何準確方便地測量粉末冶金材料的內耗值的方法卻從未見過相關專利或 論文。
[0010] 測量材料內耗值的儀器設計，可按頻率高低分為三類：（1)超低頻內耗測量儀；（2) 聲頻內耗測量儀；（3)超聲頻內耗測量儀。四十年代我國物理學家葛庭隧發明了超低頻內耗 測量儀的核心結構-扭擺裝置。但是對于測量粉末冶金高阻尼合金內耗值，扭擺裝置是不適 合的，主要因為：（1)測量頻率較低；（2)試樣所受應力較大；（3)試樣上附加較大的慣性元 件，儀器本身就有較大的系統誤差；（4)絲狀試樣難加工。
[0011] 若測量聲頻范圍內的材料內耗值，必須使用聲頻內耗測量裝置，被測試樣應在聲 頻甚至超聲頻范圍（10萬赫茲至兆赫)的振動條件下發生共振，通過測量被測試樣的共振頻 率，帶入公式計算材料的內耗值。然而目前尚無可以讓被測試樣在可調頻范圍內被動起振， 并測量其共振頻率的測量儀器。
【發明內容】
[0012] 本發明的目的在于提供一種材料內耗值測量儀，實現讓被測試樣在可調頻范圍內 被動起振，并測量其共振頻率功能，具有測量簡單、精準、可靠等優點。
[0013] 為了達成上述目的，本發明的解決方案是：
[0014] -種材料內耗值測量儀，主要包括音頻信號發生器和電磁起振舌簧架;該電磁起 振舌簧架包括有底板、試樣固定機構、磁性線圈、U型永久磁鐵及非晶鐵磁片;試樣固定機構 和磁性線圈分別前后相對地設于底板上，磁性線圈以其中心軸線沿底板前后方向的方式設 置，該磁性線圈與音頻信號發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設置方式設于底板上的對應磁性線圈處;非晶鐵磁片具有兩 片，其分別貼設于試樣其伸至磁性線圈內的對應部分的兩側面上。
[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] 所述試樣固定機構包括有固定夾頭和固定螺栓，該固定夾頭上開設有供試樣插置 固定的槽孔，固定螺栓可調鎖設在固定夾頭上并且伸至槽孔內。
[0019] 所述固定夾頭的側面上開設有與槽孔相連通的螺紋通孔，該螺紋通孔內組裝有頂 緊螺栓。
[0020] 所述試樣固定機構還包括有墊片，該墊片墊設在試樣的對應頂緊螺栓頂緊的所在 側面上。
[0021 ]所述試樣固定機構的中心與磁性線圈的中心間的距離為40-60mm。
[0022] 所述測量儀還包括振幅位移指針和顯微鏡，該振幅位移指針粘結在試樣的自由端 部上。
[0023] 所述測量儀還包括頻率計，該頻率計與磁性線圈相適配電連接。
[0024] 采用上述方案后，本發明材料內耗值測量儀，當磁化線圈內通入一定頻率的音頻 電源時，貼在平板試樣兩側表面上的非晶鐵磁片被磁化，并與位于試樣一端兩側的U型永久 磁鐵發生磁極相互作用而產生左右橫向振動。觀察記錄時，可采用在試樣上粘結的振幅位 移指針測量振幅值，在顯微鏡下用1〇〇倍（目鏡附測微尺)觀察并記錄。本發明采用創新的電 磁起振方式，利用粉末冶金材料特制的薄片狀試樣，在可調頻外加電磁場與固定永磁極相 互作用下而產生振動的原理，測出試樣在共振狀態下的共振振幅六》和共振頻率fo,同時測量 出共振振幅一半的點所對應的兩側頻率fi、f2,利用相關計算公式即可算出試樣材料 的內耗值。
【附圖說明】
[0025] 圖1是本發明測量儀的結構示意圖；
[0026] 圖2是本發明電磁起振舌簧架的立體圖；
[0027] 圖3是振幅與振動頻率的關系圖。
[0028] 標號說明
[0029]音頻信號發生器1 頻率計 2
[0030]電磁起振舌簧架3 底板 31
[00311試樣固定機構 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。
【具體實施方式】
[0037]下面結合附圖和【具體實施方式】對本案作進一步詳細的說明。
[0038]本案涉及一種材料內耗值測量儀，如圖1-2所示，主要包括音頻信號發生器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、試樣固定機構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，試樣固定機構32和磁性線圈33分別前后相對地設于 底板31上，該試樣固定機構32的中心與磁性線圈33的中心間的距離（即片狀試樣振動懸臂 距離)為40_60mm，其具體是視被測材料的