上海藝獻淺析超磁致伸縮材料

    在常溫下由于磁化狀態(tài)的改變，其長度和體積會發(fā)生較大變化，即具有極大的磁致伸縮系數(shù)的磁致伸縮材料被稱為超磁致伸縮材料由于多為稀土構(gòu)筑，又稱稀土超磁致伸縮材料。這種材料具有很高的耐熱溫度，磁致伸縮性能強。在室溫下，機械能和電能之間的轉(zhuǎn)換率高、能量密度大、響應(yīng)速度快、可靠性好、驅(qū)動方式簡單。

    超磁致伸縮材料具有下列優(yōu)點：磁致伸縮應(yīng)變比純Ni大5O倍，比PZT材料大5～25倍，比純Ni和N卜Co合金高400800倍，比PZT材料高14～30倍；磁致伸縮應(yīng)變時產(chǎn)生的推力很大，直徑約為10mm的Tb-Dy-Fe的棒材，磁致伸縮時產(chǎn)生約200kg的推力：能量轉(zhuǎn)換效率(用機電耦合系數(shù)K。。表示)高達7O，而Ni基合金僅有162／5，PZT材料僅有4O～6O；其彈性模量隨磁場而變化，可調(diào)控；響應(yīng)時間(由施加磁場到產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)變所需的時間稱為響應(yīng)時間)僅為百萬分之一秒，比人的思維還快；頻率特性好，可在低頻率(幾十至1000Hz)下工作，工作頻帶寬；穩(wěn)定性好、可靠性高，其磁致伸縮性能不隨時間而變化；無疲勞、無過熱失效問題。

    自超磁致伸縮效應(yīng)被發(fā)現(xiàn)以來，人們期待著各種各樣的實際應(yīng)用，但由于需要強磁場及大型電磁鐵等故很難應(yīng)用于器件。為了能在較低的外磁場下達到超磁致伸縮效果，人們開發(fā)出實用的TbDy。Fe合金。該合金是由TbFe和DyFe金屬間化合物構(gòu)成的混晶，由于TbFe，DyFe這兩種磁各向異性相反的化合物混合的結(jié)果，可使達到磁致伸縮飽和的磁場強度降低。TbDyFe(Terfenol—D)的磁致伸縮系數(shù)和TbFe，DyFe相比沒有太大的差別，但是他的K。值趨近于0，即軟磁性，這使他的飽和磁化強度大大降低，一般在8～16kA／m的情況下磁致伸縮即出現(xiàn)飽和的趨勢。因而具有很好的實用價值。

　　該材料因制作方法的不同，性能差別很大。有些制作工藝盡管能發(fā)揮出材料的性能，但往往比較昂貴，為此需要做到價格性能兼顧。

　　晶體的[111]方向上的磁致伸縮量zui大，應(yīng)盡量使材料產(chǎn)生織構(gòu)，以提高材磁致伸縮性能。材料晶體的取向一般分為4種：無序多晶組織；具有一定取向的多晶組織；柱狀晶；單晶。

　　超磁致伸縮材料主要為單晶和柱狀晶，其中單晶的制作采用區(qū)熔法、單晶拉制法；柱狀晶采用定向凝固法：使熔化的材料由一端冷卻，由此凝固拉長得到柱狀晶。總之，制作方法不同，材料的組織結(jié)構(gòu)不同，從而材料的磁致伸縮性能差別也很大。