超磁致伸縮材料及其應(yīng)用

1、超磁致伸縮材料及其應(yīng)用超磁致伸縮材料及其應(yīng)用周全祥（2009級(jí)應(yīng)用物理學(xué)）摘要：摘要：超磁致伸縮材料（GMM）是一種在室溫和低磁場(chǎng)條件下，就能產(chǎn)生很大磁致伸縮應(yīng)變的新型功能材料，具有輸出力大、能量密度高、機(jī)電耦合系數(shù)大、響應(yīng)速度快、輸出應(yīng)變大等優(yōu)點(diǎn)，在智能系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用前景，其力學(xué)響應(yīng)行為涉及變形場(chǎng)、磁場(chǎng)、渦流場(chǎng)、溫度場(chǎng)相互耦合問(wèn)題，直接關(guān)系到智能系統(tǒng)的性能指標(biāo)和可靠運(yùn)行。目前人們已經(jīng)設(shè)計(jì)并制造出各種智能結(jié)構(gòu)和器件，如:主動(dòng)減振裝

2、置、高精度線性馬達(dá)、超磁致伸縮微泵、微閥門(mén)、微定位裝置等等，使得磁致伸縮材料在眾多的功能材料中備受矚目。超磁致伸縮材料TerfenolD與壓電陶瓷材料相比具有更優(yōu)越的性能。關(guān)鍵字：關(guān)鍵字：超磁致伸縮材料，工作特性，制備工藝，非線性，換能器，制動(dòng)器Abstract：GiantMagostrictiveMaterlal，GMMinabbreviaty，isonekindofnewfuionmaterialscangivegiantmagos

3、trictionstrainswithtemperatureindolowmagiefield.Ithasgoodfeaturessuchasgiantstrains，highfce，highenergydensity，highmechanicalmagiccouplingcoefficient，mierosecondresponsesoon.Magostrictivematerialshaveanimmeasurableapplied

4、prospectinsmartdevices.Aconsiderablecouplingeffectamongmechanicalfield，magicfield，thermalfield，electricalfieldistherefebeingarelevantconcernintheapplicationsofmagostrietivedevices.Motivatedbytheneedtopromoteameefficientd

5、esignprocesshigherperfmanceachievementofdevelopmentofmaterials，devicessystemdesigns.GMMisakindofnewtypeoffunctionalmaterial，whichhasbeenusedtodesignfabricatemanyintelligentdevicessuchasactivevibrationabsbers，linearmots，m

6、icropumps，microvalves，micropositionersetc.TerfenolDthanpiezoceramicmaterialhasmesuperiperfmance.Keywds：giantmagostrictivematerial，wkingchracteristic，preparationtechniquenonlinear，transducer，displacementactuat制動(dòng)器，甚至二者的結(jié)合體

7、，例如需要精密的自傳感制動(dòng)器。一、工作特性作為一種新型的功能稀土材料，與壓電陶瓷(PZT)相比，超磁致伸縮材料具有一些突出的優(yōu)點(diǎn):(1)可產(chǎn)生5~10倍于壓電陶瓷的靜態(tài)應(yīng)變，在共振頻率下，動(dòng)態(tài)應(yīng)變比靜態(tài)應(yīng)變還要更高出幾倍，可在低壓下使用(2)在所有功能材料器件中能量密度最高，輸出功率高(3)結(jié)構(gòu)緊湊，工作頻率范圍寬(數(shù)百Hz—數(shù)百kHz，有恒定響應(yīng)的稀土超磁致伸縮材料換能器，能代替數(shù)個(gè)不同頻率響應(yīng)的壓電換能器)，能量轉(zhuǎn)換時(shí)損耗低(4)工

8、作溫度范圍廣(Terfenol一D的溫度范圍為一50℃~70℃)且溫度穩(wěn)定性高(當(dāng)工作溫度超過(guò)其居里溫度時(shí)磁致伸縮性能不會(huì)發(fā)生不可逆變化而壓電陶瓷即使在居里溫度的一半時(shí)，壓電性能也會(huì)受到不可逆的損害，超過(guò)居里溫度時(shí)則完全失去極化)(5)彈性模量隨磁場(chǎng)變化，可調(diào)控。二、制備工藝21ZMLMC法該方法將區(qū)域熔化與液態(tài)金屬冷卻相結(jié)合利用感應(yīng)加熱集中對(duì)凝固界面前沿液相進(jìn)行加熱從而有效地提高了固液界面前沿的溫度梯度.采用ZMLMC方法制備TbDy

9、Fe磁致伸縮材料在8104Am磁場(chǎng)下磁致伸縮系數(shù)達(dá)103以上壓應(yīng)力下的飽和磁致伸縮系數(shù)達(dá)17103比采用其他方法制備的同一材料的性能高得多.由此可見(jiàn)高溫度梯度定向凝固技術(shù)在現(xiàn)代凝固理論特別是高性能材料制備中已經(jīng)發(fā)揮了重要作用。22深過(guò)冷定向凝固(DUDS)深過(guò)冷定向凝固是深過(guò)冷與定向凝固的結(jié)合是利用電磁懸浮冶煉、循環(huán)加熱和熔體凈化相結(jié)合的方法.使液態(tài)金屬獲得深過(guò)冷然后在臨界過(guò)冷度附近采用可提供一定溫度梯度的激發(fā)源予以激發(fā)完成深過(guò)冷熔體激