《稀土磁致伸縮》PPT課件

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1、在NdFeB永磁材料中如果用C代替B會(huì)是什么樣的？所有的稀土元素與鐵和硼均可形成REFeB化合物，其中釹鐵硼均可制成有實(shí)用意義的永磁材料。釹鐵硼化合物類(lèi)金屬硼等元素的添加對(duì)四方相釹鐵硼的形成起決定性作用。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，不含硼的Nd-Fe合金由a-Fe和NdFe相組成。當(dāng)硼摩爾分?jǐn)?shù)增加到4%時(shí)，NdFe相消失，開(kāi)始出現(xiàn)釹鐵硼相。當(dāng)硼摩爾分?jǐn)?shù)增加到7%時(shí)，a-Fe相消失，合金由釹鐵硼和富釹以及富硼相組成。隨硼含量增加，富硼相的數(shù)量有所增加。有碳取代硼原子亦可形成釹鐵碳化合物，其晶體結(jié)構(gòu)與釹鐵硼的相同。NdFeC化合物亦具有相當(dāng)高的內(nèi)稟磁性，

2、但由于其形成困難，同時(shí)在高溫區(qū)要分解，因此不能用來(lái)制備有實(shí)際意義的永磁材料。硅與碳雖然有相同的原子價(jià)，但硅的原子半徑比硼的原子半徑大得多，因而硅只能取代鐵原子晶位而不能取代硼原子晶位。在SmCo5的750℃回火效應(yīng)中，提到反鐵磁性第七節(jié)稀土超磁致伸縮材料magne-tostriction超磁致伸縮材料（GMM）是19世紀(jì)70年代迅速發(fā)展起來(lái)的新型功能材料，是由焦耳發(fā)現(xiàn)的物理現(xiàn)象。目前已被視為21世紀(jì)提高國(guó)家高科技綜合競(jìng)爭(zhēng)力的戰(zhàn)略性功能材料。GMM器件的性能已被證明優(yōu)于壓民陶瓷換能材料，在軍民兩用高科技領(lǐng)域具有難以估量的應(yīng)用前景。優(yōu)點(diǎn)：G

3、MM在室溫下機(jī)械能－電能轉(zhuǎn)換率高、能量密度大、響應(yīng)速度高、可靠性好、驅(qū)動(dòng)方式簡(jiǎn)單應(yīng)用：迄今已有1000多種GMM器件問(wèn)世，應(yīng)用面涉及航空航天、國(guó)防軍工、電子、機(jī)械、石油、紡織、農(nóng)業(yè)等諸多領(lǐng)域，大大促進(jìn)了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。例如大功率GMM換能器用于油井處理，可降低石油粘度，改善流動(dòng)特性，大大提高石油產(chǎn)量。RE-GMM利用磁致伸縮效應(yīng)可以使磁能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，而利用磁致伸縮的逆效應(yīng)可以使機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)榇拍堋＿@種能量轉(zhuǎn)換器件用處很多，但這些村料的磁致伸縮常數(shù)大約在10-5級(jí)，實(shí)際應(yīng)用范圍受到一定限制。1963-1965年，發(fā)現(xiàn)Tb，Dy等稀土類(lèi)

4、單晶在低溫下的磁致伸縮常數(shù)高達(dá)10-3以上，由此開(kāi)始了稀土類(lèi)-過(guò)渡金屬系磁致伸縮金屬間化臺(tái)物的開(kāi)發(fā)。未來(lái)發(fā)展領(lǐng)域：在國(guó)防軍工及航空航天業(yè)，應(yīng)用于水下艦艇移動(dòng)通訊、探/檢測(cè)系統(tǒng)、聲音模擬系統(tǒng)、航空飛行器、地面運(yùn)載工具和武器等；電子工業(yè)及高精度自動(dòng)控制等技術(shù)行業(yè)，用GMM制造的微位移驅(qū)動(dòng)器可用于機(jī)器人、超精密機(jī)械加工、各種精密儀器和光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器等；海洋科學(xué)及近海工程業(yè)，用于海流分布、水下地貌、地震預(yù)報(bào)等的勘測(cè)裝置和用于發(fā)射及接收聲訊號(hào)的大功率低頻聲納系統(tǒng)等；機(jī)械、紡織業(yè)及汽車(chē)制造業(yè)，可用于自動(dòng)剎車(chē)系統(tǒng)、燃料/注入噴射系統(tǒng)和高性能微型機(jī)械功率源

5、等；大功率超聲波、石油業(yè)及醫(yī)療業(yè)，用于超聲化學(xué)、超聲醫(yī)療技術(shù)、助聽(tīng)器和大功率換能器等。此外，還可用于振動(dòng)機(jī)械、建筑機(jī)械及焊接裝置、高保真音響等許多領(lǐng)域。一、概述定義：鐵磁材料和亞鐵磁材料，在外磁場(chǎng)被磁化時(shí)，其長(zhǎng)度和體積都要發(fā)生變化，而失去外磁場(chǎng)后，又恢復(fù)原來(lái)長(zhǎng)度或體積，這種現(xiàn)象稱(chēng)為磁致伸縮。磁致伸縮材料主要分4大類(lèi)：1.過(guò)渡族金屬與合金：Fe、Ni合金，Ni－Co，Ni－Co－Cr和鐵基合金Fe－Ni，F(xiàn)e－Al，F(xiàn)e－Co－V等。2.重稀土金屬合金：Tb0.6Dy0.4合金3.稀土與過(guò)渡金屬間化合物：REFe3,RE5Fe23,RE2

6、Fe17,TbNi0.4Fe1.64.錒系金屬化合物稀土與過(guò)渡金屬，如Fe，Co等的二元或三元合金則具有巨大的磁致伸縮值，高于非稀土的近百倍。稀土超磁致伸縮材料RE-GMMλ達(dá)到1500~2000ppm稀土磁致伸縮材料主要是稀土－鐵系金屬間化合物，這類(lèi)材料具有比鐵、鎳大得多的磁致伸縮值，并且機(jī)械響應(yīng)快、功率密度高，所以可廣泛應(yīng)用于聲納系統(tǒng)、大功率超聲器件、精密控制系統(tǒng)、各種閥門(mén)、驅(qū)動(dòng)器等，是一種具有廣闊發(fā)展前景的稀土功能材料。二、磁致伸縮效應(yīng)和機(jī)理1.線磁致伸縮：當(dāng)材料在磁化時(shí)，伴有晶格的自發(fā)的晶格變形，即沿著磁化方向生長(zhǎng)或縮短，稱(chēng)為線

7、磁致伸縮。變化的數(shù)量級(jí)為10－6～10－5.當(dāng)磁體發(fā)生線磁致伸縮時(shí)，體積幾乎不變，而只改變磁體的外形。在磁化未達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)，主要是磁體長(zhǎng)度變化產(chǎn)生線磁致伸縮。線性磁致伸縮系數(shù)2.體積磁致伸縮：當(dāng)材料在磁化狀態(tài)改變時(shí)，體積發(fā)生膨脹或收縮的現(xiàn)象。飽和磁化以后，主要是體積變化產(chǎn)生體積磁致伸縮。（一般磁體中體積磁致伸縮很小，實(shí)際用途也很少，在測(cè)量和研究中，所以一般磁致伸縮都指的是線磁致伸縮）。正負(fù)磁致伸縮：當(dāng)未加外加磁場(chǎng)時(shí)，磁疇的磁化方向是隨機(jī)的；加上外磁場(chǎng)后，通過(guò)疇壁的運(yùn)動(dòng)和磁化方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，最終大量的磁疇的磁化方向?qū)A向平行于磁場(chǎng)。如果疇內(nèi)

8、磁化強(qiáng)度方向是自發(fā)形成的長(zhǎng)軸，則材料在外場(chǎng)方向?qū)⑸扉L(zhǎng)，這時(shí)正磁致伸縮。如果磁化強(qiáng)度方向是自發(fā)形變的短軸，則材料在外場(chǎng)方向?qū)⒖s短，這是負(fù)磁致伸縮。磁致伸縮機(jī)理當(dāng)材料的磁化狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)，其自身的形狀和體積要發(fā)