稀土超磁致伸縮材料1

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1、稀土超磁致伸縮材料致伸縮材料是近期發(fā)展起來的一種新型稀土功能材料。它具有電磁能與機械能或聲能相互轉(zhuǎn)換功能。“稀土超磁致伸縮材料”是當今世界最新型的磁致縮功能材料,是一種高效的Tb-Dy-Fe合金。它在低磁場驅(qū)動下產(chǎn)生的應(yīng)變值高達1500—2000ppm，是傳統(tǒng)的磁致伸縮材料如壓電陶瓷的5—8倍、鎳基材料的40—50倍，因此被稱之為“超磁致伸縮材料”?！跋⊥脸胖律炜s材料”產(chǎn)生的應(yīng)力大、能量密度高，可瞬間響應(yīng)，并且具有可靠性高、居里溫度高等優(yōu)點，而且還是一種環(huán)保型材料；其所具有的卓越的電磁能與機械能或聲能轉(zhuǎn)換性能，是傳統(tǒng)的磁致伸縮材

2、料所無法比擬的?！跋⊥脸胖律炜s材料”可廣泛應(yīng)用于眾多行業(yè)的科學研究與生產(chǎn)制造領(lǐng)域，從軍工、航空、海洋船舶、石油地質(zhì)，到汽車、電子、光學儀器、機械制造，再到辦公設(shè)備、家用電器、醫(yī)療器械與食品工業(yè)，無處沒有它大顯身手的機會。在國防、航空航天和高技術(shù)領(lǐng)域：如聲納與水聲對抗換能器、線性馬達、微位移驅(qū)動（如飛機機翼和機器人的自動調(diào)控系統(tǒng)）、噪聲與振動控制系統(tǒng)、海洋勘探與水下通訊、超聲技術(shù)（醫(yī)療、化工、制藥、焊接等）、燃油噴射系統(tǒng)等領(lǐng)域，有廣闊的應(yīng)用前景?！跋⊥脸胖律炜s材料”對生產(chǎn)技術(shù)與生產(chǎn)工藝的要求極高，目前只有少數(shù)幾個國家的個別企業(yè)能

3、夠生產(chǎn)。由三個組元組成（Tbl－xDyx）Fey（X＝0．27~0．40，Y＝1．90~2．0）在較低磁場下具有很高磁致伸縮應(yīng)變λ的合金，如Tbo0．3Dy0．7Fe1．95首先于20世紀70年代初由美國海軍表面武器實驗室的A．C．Clark博士等人發(fā)明，當即他們申請了美國專利。美國海軍表面武器實驗室于1987年將該專利技術(shù)轉(zhuǎn)讓給美國阿依華州Ames市的前沿技術(shù)公司創(chuàng)建了專門生產(chǎn)稀土超磁致伸縮材料的E　tremaINC分公司。隨后美國的Gibson和Verhoeven等人對Tbo0．3Dy0．7Fe1．95合金晶體取向棒材（包括管

4、材，片材等）的制造設(shè)備、技術(shù)與工藝做了大量的研究，發(fā)明了一種連續(xù)生產(chǎn)取向（Tb－Dy－Fe）磁致伸縮材料的方法，并申請了專利。北京科技大學經(jīng)系統(tǒng)的研究優(yōu)化了成分，采用與美國專利完全不同的成分、設(shè)備和技術(shù)來制造＜110＞軸向取向的Tb－Dy（R’）－Fe（M）超磁致伸縮材料。共申請了兩項發(fā)明專利，其中第一項專利名稱為稀土超磁致伸縮材料，專利號為：ZL93106941．6，1993年6月生效，有效期20年；第二項發(fā)明專利名稱為：稀土超磁致伸縮材料及制造工藝，專利號為：ZL98101191．8，2001年5月2日生效，有限期20年。美國

5、Gibson和Verhoeven等人的專利和北京科技大學周壽增等人的專利是目前世界上對稀土超磁致伸縮材料具有獨立知識產(chǎn)權(quán)的專利。稀土超磁致伸縮材料由三個組元組成（Tbl－xDyx）Fey（X＝0．27~0．40，Y＝1．90~2．0）在較低磁場下具有很高磁致伸縮應(yīng)變λ的合金，如Tbo0．3Dy0．7Fe1．95首先于20世紀70年代初由美國海軍表面武器實驗室的A．C．Clark博士等人發(fā)明。隨后美國的Gibson和Verhoeven等人對Tbo0．3Dy0．7Fe1．95合金晶體取向棒材（包括管材，片材等）的制造設(shè)備，技術(shù)與工藝做

6、了大量的研究，發(fā)明了一種連續(xù)生產(chǎn)取向（Tb－Dy－Fe）磁致伸縮材料的方法。該材料在軍、民兩用高技術(shù)領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景，專家預(yù)計到2010年的銷售額可以達到18億美元。1．磁致伸縮現(xiàn)象（或效應(yīng)）：鐵磁性物質(zhì)在外磁場作用下，其尺寸伸長（或縮短），去掉外磁場后，其又恢復(fù)原來的長度。磁致伸縮效應(yīng)可用磁致伸縮系數(shù)（或應(yīng)變）λ來描述，λ＝（lH—lo）／lo，1o為原來的長度，1H為物質(zhì)在外磁場作用下伸長（或縮短）后的長度。2．磁致伸縮材料主要有三大類：即①是磁致伸縮的金屬與合金，如鎳和金煤（Ni）基合金（Ni，Ni－Co合金，Ni－Co

7、－Cr合金）和鐵基合金（如Fe—Ni合金，F(xiàn)e－Al合金，F(xiàn)e－Co－V合金等）；②是鐵氧體磁致伸縮材料，如Ni－Co和Ni－Co－Cu鐵氧體材料等。前兩種稱為傳統(tǒng)磁致伸縮材料，其λ值（在20—80ppm之間）過小，它們沒有得到推廣應(yīng)用，后來人們發(fā)現(xiàn)了電致伸縮材料，如（Pb，Zr，Ti）C03材料，（簡稱為PZT或稱壓電陶瓷材料），其電致伸縮系數(shù)比金屬與合金的大約200~400ppm，它很快得到廣泛應(yīng)用；③近期發(fā)展了稀土金屬間化合物磁致伸縮材料，稱為稀土超磁致伸縮材料。3．稀土超磁致伸縮材料：以（Tb，Dy）Fe2化合物為基體的合

8、金Tb0．3Dy0．7Fe1．95材料（Tb－Dy－Fe材料）的λ達到1500~2000ppm，比磁致伸縮的金屬與合金和鐵氧體磁致伸縮材料的λ大1~2個數(shù)量級，因此稱為稀土超磁致伸縮材料。磁致伸縮現(xiàn)象大家知道物質(zhì)有熱脹冷縮的現(xiàn)象。除了加熱外，磁場和