超磁致伸縮材料及應(yīng)用

1、WD格式整理專業(yè)資料值得擁有超磁致伸縮材料及其應(yīng)用超磁致伸縮材料及其應(yīng)用一、超磁致伸縮材料基本概況一、超磁致伸縮材料基本概況1研究背景研究背景20世紀(jì)80年代人們提出智能材料的概念以來(lái)有關(guān)智能材料的機(jī)理研究、智能材料的制備研究以及以智能材料為基礎(chǔ)的智能系統(tǒng)與結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)與應(yīng)用研究已成為當(dāng)前力學(xué)、物理、材料、電子、機(jī)械及信息等學(xué)界的重大基礎(chǔ)及應(yīng)用課題并已取得了大量卓有成效的研究形成了“智能系統(tǒng)科學(xué)與技術(shù)“這一新興的多學(xué)科交叉的高技術(shù)領(lǐng)域。它

2、不僅用在國(guó)防和航空航天等高技術(shù)領(lǐng)域而且在民用工業(yè)及生產(chǎn)活動(dòng)中也發(fā)揮著重要的作用。智能材料系統(tǒng)與結(jié)構(gòu)中智能材料是關(guān)鍵它是一種能通過(guò)系統(tǒng)調(diào)節(jié)材料自身各種功能并對(duì)外界復(fù)雜環(huán)境條件發(fā)生變化做出反應(yīng)而發(fā)揮主動(dòng)功能作用的材料即具有感知環(huán)境變化和對(duì)外部環(huán)境做出反應(yīng)的能力。其中一類是對(duì)外界的刺激強(qiáng)度具有感知如應(yīng)力、應(yīng)變、熱、光、電、磁、化學(xué)和輻射等一類是對(duì)外界環(huán)境條件發(fā)生變化做出響應(yīng)。它們可以和控制電路、接口電路、數(shù)據(jù)通信及電源系統(tǒng)于一體實(shí)現(xiàn)能量之間的

3、轉(zhuǎn)換制作出各種各樣的傳感功能和執(zhí)行功能的智能器件。目前智能材料具有驅(qū)動(dòng)功能作用的主要有壓電材料、電致伸縮材料、形狀記憶合金材料、磁致伸縮材料和電(磁)流變液等。表1.1所示為幾種智能材料基本性能。表1.1幾種常用功能材料基本性能指標(biāo)WD格式整理專業(yè)資料值得擁有值。1972年，Clark等制備出了能夠在常溫環(huán)境下具有超磁致伸縮系數(shù)的二元立方晶Laves相稀土金屬化合物TbFe2和DyFe2，但這兩類化合物具有非常強(qiáng)的磁晶各向異性(K1為磁

4、晶各向異性常數(shù))，TbFe2的K1=7.6x106Jm3，DyFe2K1=2.1xl06Jm3，需要很大的外加磁場(chǎng)才能使它們達(dá)到飽和狀態(tài)，這增加了實(shí)際應(yīng)用的困難，不易于發(fā)揮它的超磁致伸縮優(yōu)勢(shì)。為了能夠?qū)崿F(xiàn)低磁場(chǎng)下的磁致伸縮特性，1974年，Clark等利用具有反號(hào)磁晶各向界性常數(shù)的化合物TbFe2和DyFe2組合起來(lái)形成偽二元化合物Tb1xDyxFey(0xl，0y0.2)合金，其磁晶各向異性常數(shù)K1可大大減低，在298K為0.6xl0

5、6Jm3，外場(chǎng)作用下的飽和磁致伸縮系數(shù)大于1000ppm，達(dá)到飽和磁化所需的外加磁場(chǎng)強(qiáng)度小于0.3T，從而真正意義上實(shí)現(xiàn)了低磁場(chǎng)和常溫環(huán)境下的超磁致伸縮特性，具有了真正的應(yīng)用價(jià)值。通常的，由于Tb1xDyxFey合金的特性以及制備工藝和應(yīng)用Tb1xDyxFey，合金常被制備成棒材，其軸向磁致仲縮性能最為研究人員關(guān)注，目前實(shí)用階段的超磁致伸縮材料棒材在外界預(yù)應(yīng)力作用下其磁致伸縮系數(shù)最大可達(dá)到1800ppm，實(shí)驗(yàn)室得到最大值為2375ppm

6、。從70年代中期發(fā)現(xiàn)超磁致伸縮材料Tb1xDyxFey合金以來(lái)，研究人員不僅對(duì)超磁致伸縮材料磁致伸縮性能進(jìn)行了深入的研究，也對(duì)超磁致伸縮材料成分差異與制備工藝對(duì)超磁致伸縮材料性能影響進(jìn)行了深入的研究，從而加快了超磁致伸縮材料的工業(yè)化、實(shí)用化和產(chǎn)品化以及功能器件的實(shí)際應(yīng)用。如美國(guó)的EdgeTechnolies公司推出的商標(biāo)為TerfenolD的磁致伸縮材料、瑞典FeredynAB公司推出的Magmek86產(chǎn)品、英國(guó)稀土制品公司、日本東芝公

7、司和住友輕金屬工業(yè)株式會(huì)社等相繼研發(fā)出自己的超磁致伸縮材料。在我國(guó)，也有相當(dāng)多的單位開展了這種材料的研究，雖然開展的研究較晚，但其研究速度較為迅速。已經(jīng)有較多單位和企業(yè)生產(chǎn)成分為TbDyFe的超磁致伸縮材料，如包頭稀土研究院、北京有色金屬研究院、中科院物理所、甘肅天星稀土功能材料有限公司、浙江椒光稀土材料有限公司等，其主要性能和指標(biāo)也都已經(jīng)接近或者達(dá)到了國(guó)際同類產(chǎn)品的水平。一、一、超磁致伸縮材料的特性超磁致伸縮材料的特性1.超磁致伸縮材