磨損、腐蝕、材料疲勞——這些性能退化的跡象在大多數材料中都會發生。這使得盡早發現損傷變得更加重要，尤其是在微觀尺度上。我們通常使用磁測試方法測量缺陷，但是非磁性鋼以前是不能用這種方法檢測的。來自凱澤斯勞滕（Kaiserslautern）和美因茨（Mainz）的研究人員現在已經開發出一種新方法，在這個測試過程中，他們將一個薄的磁性層覆于鋼鐵，因此，鋼鐵微觀結構的變化可以通過磁效應的變化來檢測。像鋁這樣的材料也可以通過這種方法進行測試。這項研究發表在Journal of Magnetism and Magnetic Materials雜志上。

    鋼是最常用的材料之一。該產品廣泛應用于不銹鋼、高強度淬火鋼和低碳鋼等多種型號。鋼可以是具有磁性的，也可以是非磁性的。它們可以用于餐具，車輛部件或建筑物和橋梁的鋼梁中。有時，鋼鐵會暴露在高溫或高壓之下。“這可能導致鋼材微觀結構的改變，產生裂縫或結構失效，”Marek Smaga博士說，他是由Tilmann Beck教授領導的凱澤斯勞滕（TUK）技術大學材料科學部的研究員。專家稱，基于物質疲勞的背景下，這種損害最初只能在微觀層面上觀測到。即使有了磁測試方法，也不可能在早期發現非磁性鋼的這種程度的變化。

    來自TUK的工程師和來自約翰內斯古騰堡大學（JGU）的物理學家們在他們目前的研究中提出了一個解決方案。他們在非磁性材料上應用了磁效應。“有了磁性鋼，就有可能在早期發現鋼材料結構上的微觀變化，”來自凱澤斯勞滕的博士生Shayan Deldar解釋道。“即使是微小的變形也會改變磁性的性質。這可以通過特殊的傳感器技術來測量。”

    研究人員在非磁性鋼板上涂覆了磁性薄膜，每個磁性薄膜厚度為20納米，由terfenol-D（一種包含化學元素鋱，鐵和鏑的合金）和坡莫合金（一種鎳鐵化合物）組成。然后研究人員使用克爾顯微鏡來檢查鋼中的應變是否可以在微觀范圍內被檢測到。“這是通過克爾效應來實現的，”Smaga解釋說，它允許磁性微結構，即所謂的域，通過旋轉光的偏振方向來成像。“

    科學家們研究了以前暴露在機械負荷下的磁性涂層鋼板。”我們觀察到磁場結構的一個特征變化，“美因茨約翰內斯騰堡大學物理研究所的Martin Jourdan博士解釋說。”非磁性鋼的微觀應變會導致薄層磁化方向發生改變。“

    與傳統的測試方法相比，該方法具有在微觀水平上更早地檢測疲勞跡象的優點。研究人員的新方法可以用于未來的新測試技術。而且，不僅僅對非磁性鋼有作用，其他材料如鋁，鈦和某些復合材料也可以設置這種層。

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責任編輯：殷鵬飛

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