磁致伸缩材料地特性及应用研究1

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1、第4[卷第;期稀有金属材料与工程R?Eb4[)=?K;4’’’年54月6L3L.6]36.L^6]_6=‘L=a^=LL^=a‘CcCT+C-4’’’磁致伸缩材料的特性及应用研究!"#$$$胡明哲李强李银祥张一玲!武汉理工大学武汉%&’’(’#摘要回顾总结了磁致伸缩材料的发展及其在器件方面的应用)对以该材料为核心的各种器件性能作了阐述并与*+!,-)./#0&!*,.#压电材料进行比较1报道了武汉理工大学开展的超精密微位移致动器和磁场光纤传感等方面的研究)并对该材料今后的应用进行了展望1关键词超磁致伸缩材料致动器传感器中图法分类号2.34(5文献标识码26文章编号

2、25’’47589:!4’’’#’;7’&;;7’%!4#R/EEM-/效应2在一定磁场中)给磁性体施加<前言外力作用)其磁化强度发生变化)即逆磁致伸缩现象)可用于制作磁致伸缩传感器158%’年焦尔就发现当磁性体被磁化时)其外型尺!&#SL效应2随磁场变化)杨氏模量也发生变化)寸会发生变化)这就是人们通常所说的磁致伸缩效可用于声延迟线1应)又称焦尔效应1到了4’世纪%’年代人们才开始!%#R/CSCTMUU效应2在磁性体上形成适当的磁使用=/)>?晶体)它们的磁致伸缩系数只有%’@路)当有电流通过时)磁性体发生扭曲变形)可用于5’A;19’年代又开始采用BC75&D6E合

3、金)如俄罗斯扭转马达1研制的BC75&D6E声发射器F5G1;’年代铁氧体材料等!9#6UV/7R/CSCTMUU效应2使磁性体发生机械扭陆续被采用)它们的磁致伸缩最高可达55’@5’A;)并曲)且在二次线圈中产生电流可用于扭转传感器1且它们的电7声转换效率是=/等金属的4倍H9倍1!;#PQTW效应2系超磁致伸缩材料)外加预应力由于这些铁氧体的高电阻I大磁致伸缩等优势)而被时)磁致伸缩随外场而有跃变式增加)磁化率也改变)应用于如下两个方面2一是探测鲨鱼的超声焊接和超利用以上现象即可做成各种器件1声净化等装置J另一个就是磁致伸缩滤波装置和延迟线F4G1这些材料的相继问世)

4、虽然在当时取得了一定X磁致伸缩材料的应用的成果)但由于它们有限的伸缩量以及较低的居里温度)应用仍受到一定的限制1到了(’年代)6KLK>EM-NXK<声学领域发现稀土7铁系化合物具有巨大的室温磁致伸缩效&K5K5军用声纳系统应)并且以其高的机电转换效率)大的发生应力)高目前)电磁波常被用于通讯和探测等方面1但在的能量密度和快速的机械响应等优点)立即受到世界水下)它却因衰减过快而无法利用)于是人们利用声高技术领域专家们的极度关注1从此磁致伸缩材料出波及超声波讯号来进行水下通讯I探测I遥控等工作)现了迅猛的发展)尤其是8’年代美国I日本I瑞士等声纳就成为潜艇的口I眼1这对材料

5、的要求极高1早国家争先对其性能I成分!掺杂#I相结构和磁结构做先采用的都是压电材料)但它们有以下缺点2!5#机电了充分研究)并在此基础上开发了大量的实用器件1转换系数低!’K%9H’K;8#)输出功率低J!4#响应频率高)信号在水下衰减快I传输距离小J!&#在数千伏的F&GO磁致伸缩材料的特性及应用基础高压下工作)安全性差1自从大应变和低响应频率的YZBC压磁材料出4!5#P?QEC效应2磁性体被外加磁场磁化时)其长现以来)这些问题得到了根本解决)使声纳性能得到度发生变化)可用来制作磁致伸缩制动器1了大大改善)海底探测距离已达到数千公里1美国海收到初稿时万方数据期24’’

6、’7’9759J收到修改稿日期24’’’7’(75’作者简介2胡明哲)男)5[(9年生)硕士研究生)武汉理工大学新材料研究所)武汉%&’’(’)电话2’4(78(;958&(75’;*期胡明哲等l磁致伸缩材料的特性及应用研究QmRk=*,k军的潜艇声纳装置如图!示"#$和法国开发出的声纳Y分别可达6#25+6!#5和!#.5+而’B+A4仅分别换能器"%$便利用了此种材料&日本’((冲绳电子公为*5]!.5和2-#5&由于Y的变化声速^也随磁司与科学技术中心共同开发了一种用于海洋音响层场发生显著改变+在#-=734磁场中+W4GV4FE_‘T中折)射线低周波音源照相仪"*

7、$声速变化Q[^^R达%,5]*25+最高则可达.%5+而+该音源用的超磁致伸缩材料处于,-.#/01预载荷和%2234偏场中+形变’B中变化仅为*5]P5&利用这种效应+美国人率可达2-!*5&由冶金部钢铁研究总院和中科院声学"!%$aGJULGb-S_1G7研制成可变延迟线&另外利用磁致研究所合作研制成功的声纳装置+其共振频率为6-#伸缩效应所产生的表面弹性波+还可做出智能滤波器"!*$789+发射电流灵敏度:;?+频宽.2289+电&声效率@",$41<#%5&c-d微位移领域=-6-!微位移致动利用XY的低