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《稀土超磁致伸縮材料介紹及應(yīng)用》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、稀土超磁致伸縮材料在居里點(diǎn)溫度以下時(shí),鐵磁材料和亞鐵磁材料由于磁化狀態(tài)的改變,其長(zhǎng)度和體積會(huì)發(fā)生微小的變化,這種現(xiàn)象稱之為磁致伸縮效應(yīng),長(zhǎng)度的變化是1842年由焦耳發(fā)現(xiàn)致伸縮材料是近期發(fā)展起來(lái)的一種新型稀土功能材料。它具有電磁能與機(jī)械能或聲能相互轉(zhuǎn)換功能?!跋⊥脸胖律炜s材料”是當(dāng)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(chǎng)驅(qū)動(dòng)下產(chǎn)生的應(yīng)變值高達(dá)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?/p>
2、伸縮材料”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(diǎn),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(jī)械能或聲能轉(zhuǎn)換性能,是傳統(tǒng)的磁致伸縮材料所無(wú)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(xué)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(xué)儀器、機(jī)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(wú)處沒(méi)有它大顯身手的機(jī)會(huì)。在國(guó)防、航空航天和高技術(shù)領(lǐng)域:如聲納與水聲對(duì)抗換能器、線性馬達(dá)、微位移驅(qū)動(dòng)(如飛機(jī)機(jī)翼和機(jī)器人的自動(dòng)調(diào)控系統(tǒng))、噪聲與振
3、動(dòng)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。“稀土超磁致伸縮材料”對(duì)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(gè)國(guó)家的個(gè)別企業(yè)能夠生產(chǎn)。由三個(gè)組元組成(Tbl-xDyx)Fey(X=0.27~0.40,Y=1.90~2.0)在較低磁場(chǎng)下具有很高磁致伸縮應(yīng)變?chǔ)说暮辖穑鏣bo0.3Dy0.7Fe1.95首先于20世紀(jì)70年代初由美國(guó)海軍表面武器實(shí)驗(yàn)室的A.C.Clark博士等人發(fā)明,當(dāng)即他們申請(qǐng)了美國(guó)專利。美國(guó)海軍表面武器實(shí)驗(yàn)室于1987年將該專
4、利技術(shù)轉(zhuǎn)讓給美國(guó)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(guó)的Gibson和Verhoeven等人對(duì)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(qǐng)了專利。北京科技大學(xué)經(jīng)系統(tǒng)的研究?jī)?yōu)化了成分,采用與美國(guó)專利完全不同的成分、設(shè)備和技術(shù)來(lái)制造<110>軸向取向的Tb-Dy(R’)-Fe(M)超磁致伸縮材料。共申請(qǐng)了兩項(xiàng)發(fā)明專利,其
5、中第一項(xiàng)專利名稱為稀土超磁致伸縮材料,專利號(hào)為:ZL93106941.6,1993年6月生效,有效期20年;第二項(xiàng)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(hào)為:ZL98101191.8,2001年5月2日生效,有限期20年。美國(guó)Gibson和Verhoeven等人的專利和北京科技大學(xué)周壽增等人的專利是目前世界上對(duì)稀土超磁致伸縮材料具有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的專利。稀土超磁致伸縮材料由三個(gè)組元組成(Tbl-xDyx)Fey(X=0.27~0.40,Y=1.90~2.0)在較低磁場(chǎng)下具有很高磁致伸縮應(yīng)變?chǔ)说暮辖穑?/p>
6、如Tbo0.3Dy0.7Fe1.95首先于20世紀(jì)70年代初由美國(guó)海軍表面武器實(shí)驗(yàn)室的A.C.Clark博士等人發(fā)明。隨后美國(guó)的Gibson和Verhoeven等人對(duì)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(jì)到2010年的銷售額可以達(dá)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(chǎng)作用下,其尺寸伸長(zhǎng)(或縮短),去掉外磁
7、場(chǎng)后,其又恢復(fù)原來(lái)的長(zhǎng)度。磁致伸縮效應(yīng)可用磁致伸縮系數(shù)(或應(yīng)變)λ來(lái)描述,λ=(lH—lo)/lo,1o為原來(lái)的長(zhǎng)度,1H為物質(zhì)在外磁場(chǎng)作用下伸長(zhǎng)(或縮短)后的長(zhǎng)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-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(guò)小,它們沒(méi)有得到推廣
8、應(yīng)用,后來(lái)人們發(fā)現(xiàn)了電致伸縮材料,如(Pb,Zr,Ti)C03材料,(簡(jiǎn)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化合物為基體的合金Tb0.3Dy0.7Fe1.95材料(Tb-Dy-Fe材料)的λ達(dá)到1500~2000ppm,比