超磁致伸缩材料特性及其工程应用综述

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1、第19卷第2期军械工程学院学报Vol119No122007年4月JournalofOrdnanceEngineeringCollegeApr.,2007文章编号:1008-2956(2007)02-0063-07超磁致伸缩材料特性及其工程应用综述121何忠波,王新宇,赵海涛(1.军械工程学院火炮工程系,河北石家庄050003;2.长春地区航空军事代表室,吉林长春132021)摘要:超磁致伸缩材料是实现电磁能-机械能二者能量和信息高效转换的功能材料。介绍超磁致伸缩材料的特性及器件优异的性能,较全面综述超磁致伸缩材料在各个领域的应用与开发情况,分析开发超磁致伸缩

2、器件需要解决的若干关键技术问题,展望超磁致伸缩材料广阔的应用和发展前景。关键词:超磁致伸缩材料;换能器;致动器;应用中图分类号:TG132127文献标识码:ACharacteristicsofGiantMagnetostrictiveMaterialsandTheirEngineeringApplicationHEZhong2bo,WANGXin2yu,ZHAOHai2tao(1.DepartmentofArtilleryEngineering,OrdnanceEngineeringCollege,Shijiazhuang050003,China;2.Aer

3、onauticalMilitaryRepresentativesOfficeinChangchun,Changchun132021,China)Abstract:Thegiantmagnetostrictivematerialisfunctionalmaterialthatcanrealizehighefficientconver2sionofenergyandinformationbetweenelectromagneticenergyandmechanicalenergy.Thispaperintro2ducesthedevelopmentandchar

4、acteristicsofgiantmagnetostrictivematerialandtheperformanceofthedevices,summarizesitsapplicationinvariousfields,analyzesthevitaltechnicalproblemsinexploitinggi2antmagnetostrictivedevices,andlookesintotheprospectofitsextensiveapplicationanddevelopmentprospect.Keywords:giantmagnetost

5、rictivematerial;transducer;actuator;application[3]磁致伸缩现象(或效应)是指,铁磁体在外磁场为0127～0135,y为0105～011。Terfenol2D属于中磁化时,其长度及体积均发生变化,去掉外磁场智能材料的一种,被视为21世纪提高军工与高新技[1]后,其又恢复原来的尺寸。磁致伸缩材料是实现术的战略性功能材料。电磁能-机械能二者能量和信息高效转换的功能材应用超磁致伸缩材料开发的器件已被证明其性料。自1974年美国的Clark博士发现三元稀土铁合能远优于压电陶瓷材料(PZT)。以这种材料为驱动金在常温下的

6、磁致伸缩系数比传统材料(如Fe、Ni)元件的电-磁-机转换技术,在大应变、大承载、高大数十倍后,人们把这种新型磁致伸缩材料称为超功率密度、高精度、快速响应、低频、非接触驱动及高磁致伸缩材料(GiantMagnetostrictiveMaterial,简称可靠性等方面是传统技术无法比拟的。因而,稀土[2]为GMM),其商品牌号为Terfenol2D。Terfenol2D超磁致伸缩材料在国防、航空航天和各种尖端技术是一种铽(Tb)、镝(Dy)、铁(Fe)的三元稀土铁合领域应用极为广泛。金,其典型成份为TbxDy1-xFe2-y,其中x代表Tb/Dy1磁致伸缩现象

7、产生机理之比,y代表R/Fe之比(R代表稀土元素),x一般磁致伸缩是一个相当复杂的现象,从自由能极收稿日期:2006-12-07;修回日期:2007-03-29基金项目:中国博士后科学基金资助项目(2005038513)小的观点来看,磁性材料的磁化状态发生变化时,其作者简介:何忠波(1968—),男,博士,副教授.自身的形状和体积都要改变,因为只有这样才能使64军械工程学院学报2007系统的总能量最小。磁致伸缩现象产生的机理如图以上物理效应是超磁致伸缩材料的应用基础,[5]1所示。在居里温度以下,磁性材料中存在着大量利用这些效应可做成不同用途的器件。3超磁致

8、伸缩材料特性及器件的优点稀土超磁致伸缩材料具有许多非