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在常溫下由于磁化狀態(tài)的改變,其長度和體積會發(fā)生較大變化,即具有極大的磁致伸縮系數(shù)的磁致伸縮材料被稱為超磁致伸縮材料由于多為稀土構筑,又稱稀土超磁致伸縮材料。這種材料具有很高的耐熱溫度,磁致伸縮性能強。在室溫下,機械能和電能之間的轉換率高、能量密度大、響應速度快、可靠性好、驅動方式簡單。
超磁致伸縮材料具有下列優(yōu)點:磁致伸縮應變比純Ni大5O倍,比PZT材料大5~25倍,比純Ni和N卜Co合金高400800倍,比PZT材料高14~30倍;磁致伸縮應變時產(chǎn)生的推力很大,直徑約為10mm的Tb-Dy-Fe的棒材,磁致伸縮時產(chǎn)生約200kg的推力:能量轉換效率(用機電耦合系數(shù)K。。表示)高達7O,而Ni基合金僅有162/5,PZT材料僅有4O~6O;其彈性模量隨磁場而變化,可調控;響應時間(由施加磁場到產(chǎn)生相應的應變所需的時間稱為響應時間)僅為百萬分之一秒,比人的思維還快;頻率特性好,可在低頻率(幾十至1000Hz)下工作,工作頻帶寬;穩(wěn)定性好、可靠性高,其磁致伸縮性能不隨時間而變化;無疲勞、無過熱失效問題。
自超磁致伸縮效應被發(fā)現(xiàn)以來,人們期待著各種各樣的實際應用,但由于需要強磁場及大型電磁鐵等故很難應用于器件。為了能在較低的外磁場下達到超磁致伸縮效果,人們開發(fā)出實用的TbDy。Fe合金。該合金是由TbFe和DyFe金屬間化合物構成的混晶,由于TbFe,DyFe這兩種磁各向異性相反的化合物混合的結果,可使達到磁致伸縮飽和的磁場強度降低。TbDyFe(Terfenol—D)的磁致伸縮系數(shù)和TbFe,DyFe相比沒有太大的差別,但是他的K。值趨近于0,即軟磁性,這使他的飽和磁化強度大大降低,一般在8~16kA/m的情況下磁致伸縮即出現(xiàn)飽和的趨勢。因而具有很好的實用價值。
該材料因制作方法的不同,性能差別很大。有些制作工藝盡管能發(fā)揮出材料的性能,但往往比較昂貴,為此需要做到價格性能兼顧。
晶體的[111]方向上的磁致伸縮量zui大,應盡量使材料產(chǎn)生織構,以提高材磁致伸縮性能。材料晶體的取向一般分為4種:無序多晶組織;具有一定取向的多晶組織;柱狀晶;單晶。
超磁致伸縮材料主要為單晶和柱狀晶,其中單晶的制作采用區(qū)熔法、單晶拉制法;柱狀晶采用定向凝固法:使熔化的材料由一端冷卻,由此凝固拉長得到柱狀晶??傊?,制作方法不同,材料的組織結構不同,從而材料的磁致伸縮性能差別也很大。
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