稀土超磁致伸縮材料應用及展望.docx

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1、電磁場與電磁場結課論文稀土超磁致伸縮材料應用及展望學院：計算機學院專業(yè)：通信工程學號：1姓名：李越洋2017.11.30—2017.12.2稀土超磁致伸縮材料應用及展望李越洋（江蘇科技大學，計算機學院，通信工程，1）摘要：以Tb-Dy-Fe合金系為主，對稀土超磁致伸縮材料的基本性能作了簡要的介紹，并與其他磁、電致伸縮材料進行了對比。重點介紹了影響該系合金性能的主要因素和該類合金具體應用，并敘述了超磁致伸縮材料研究的最新進展及進一步研究的方向。關鍵詞：超磁致伸縮材料；稀土；應用；合金ApplicationandProspectofRareEarthM

2、agnetostrictiveMaterialLEEYue-Yang（CollegeofComputerScience,TelecommunicationEngineering,1,JiangsuUniversityOfScienceAndTechnology）Abstract:ThebasicpropertiesofrareearthgiantmagnetostrictivematerialsaremainlyintroducedbyTb-Dy-Fealloysystem,andcomparedwithothermagneticandelectr

3、ostrictivematerials.Themainfactorsinfluencingthepropertiesofthealloysandthepreparationmethodsofthealloysareintroducedemphatically,andthelatestresearchprogressandfurtherresearchdirectionofthegiantmagnetostrictivematerialsaredescribed.Keywords:Giantmagnetostrictivematerial;Raree

4、arth;Application;Alloy1引言自從70年代美國海軍防衛(wèi)研究所的A.E.Clark博士發(fā)現(xiàn)了具有超磁致伸縮特性的某種稀土鐵合金(Tb0.3Dy0.7Fe2后被命名為Terfenol-D)的居里溫度高達600—700K以后，大大地激發(fā)了人們對這種材料的研究和應用。特別是近10年來，相繼召開3次稀土超磁致伸縮材料的基礎研究和應用開發(fā)的國際會議。目前，稀土超磁致伸縮材料的生產(chǎn)和應用被普遍認為將是新的經(jīng)濟生長點。[1]磁致伸縮現(xiàn)象是在150多年前發(fā)現(xiàn)的（JouleJPPhilosophicalMagazine，1847，30，p.76）。

5、從那時起，既有基礎科學的研究，又有諸如聲音發(fā)生器，磁聲變壓器，光電系統(tǒng)執(zhí)行器，無損控制和遠程檢測和測距等領域的應用。微加工等現(xiàn)代技術和稀土類散裝材料，磁性薄膜等材料的近期發(fā)展為磁致伸縮的研究和應用提供了新的機遇。因此，發(fā)現(xiàn)巨磁致伸縮使得能夠特別地生成超聲波并且擴展非破壞性控制技術的使用；低溫技術的發(fā)展給強迫磁致伸縮帶來了新的認識，即與磁化反轉和熱活化過程有關的不可逆分量，這些過程涉及磁疇壁和磁通線的位移，即磁和超導器件的穩(wěn)定性，以及到稀土磁體中的巨磁致伸縮（高達10-2）。作為磁各向異性的應變導數(shù)的磁致伸縮的新興領域與此有關磁記錄行業(yè)，特別是記錄密

6、度超過20Gbits/in2。隨著器件的物理尺寸減小，表面積與體積之比增加，并且表面各向異性（磁致伸縮）效應可能在最終開關速度或本底噪聲方面變得顯著。最近在高溫超導體中發(fā)現(xiàn)了磁場誘導的巨磁致伸縮。磁致伸縮應變可能限制這一重要材料組的技術應用。2超磁致伸縮材料超磁致伸縮材料GMM(GiantMagnetostrictiveMaterials)為稀土元素鋱Tb(Terbium)、鏑Dy(Dysprosium)和鐵(Fe)的合金化合物，其基本結構成分為TbxDy1-xFe2（x=0.2—0.4）所以又稱為稀土超磁致伸縮材料。該材料首先由美國海軍防衛(wèi)研究所

7、(NOL)于70年代初研制成功，故此材料又稱為Terfenol-D。磁致伸縮材料表現(xiàn)出應變由磁矩的方向時暴露于磁場。一個新的類Ullakko等人發(fā)現(xiàn)的磁致伸縮材料（1995,1996）被稱為磁性形狀記憶（MSM）合金或鐵磁形狀記憶合金（FSMA）材料。熱彈性馬氏體相MSM材料的轉變產(chǎn)生了一個低的對稱相與大磁晶相各向異性和高度可移動的雙邊界之間變種。MSM材料表現(xiàn)出巨大的磁性場誘導應變（MFIS）的基礎上晶體結構域的重排（雙胞胎變種）。在磁場中那些馬氏體具有易磁化軸的變體由于雙邊界的運動，該領域開始成長并成為主導。這個過程降低了磁化能量。MSM材料的

8、MFIS是獨特，因為它產(chǎn)生了相當高的一個大應變頻率在外部沒有變化溫度。因此，MSM材料是對于執(zhí)行器和傳感器可能是重要應用。