磁流变阻尼装置高剪切条件下动态性能分析(3)
图1.1 无磁场作用时的磁流变液 图1.2 磁场作用下的磁流变液
图1.3 美国Lord公司132LD型磁流变液屈服应力与磁场强度变化曲线
图1.4 磁流变液在磁场作用下的内部结构变化
1.1.2 磁流变液的组成
磁流变液由 在磁场中可极化的悬浮 微粒、载体液和添加剂三 部分组成。
目前用于制 作磁流变液的磁性 微粒主要有铁钴 合金、铁镍合金、羟基铁等常规 的性能良好的颗粒，使用最频繁的 是羟基铁粉，基于它是工业 化产品，产量大，价格 便宜。除 了满足高饱和磁化 强度的磁性颗粒外，还必须具备以下 特点[ ]：
（1）高 磁导率。这可以 保证颗粒在较小 的外磁场作用下，可磁化成具 有较大磁能 的颗粒，从而可以产生较大 的剪切屈服强度，足以保证磁流变液 低能耗的性能 指标。
（2）低磁 矫顽力。即具有 良好的退磁能力，基本不 存在剩磁现象，这样 被磁化的磁 流变液在去掉磁场 后又可以恢复到原来 的状态。
（3）体积 小，内聚力小，颗粒直径 一般在 范围之间，典型 值是 ，体积 分数一般在 之间，有的可以高 达50%。
载体液即 基液，是磁流变液的 主要组成部分，占磁流变液 体积的 ，其性能 直接影响到磁流变效应的好坏。一般 基液应满足如下要求：
（1）具有良好 的热稳定性，较高的 沸点和较低的凝固点。这是磁 流变液正常工作温度 范围的重要保证。
（2）不能 导磁，具备 阻燃能力。作为新型智 能材料，磁流变液多 工作于高温高压 等特殊环境条件下，因此非导磁 且阻燃的能力较为关键。
（3）具有较 低的零场粘度。零场粘 度越低，沉降稳定性 越好。这样可以保 证久置的元 件不会出现影响分层现象。
（4）价格低廉，无毒无污染。
磁流变 液的添加剂即为表面活 性剂，用来降低磁性 粒子和基液 之间不相 容的界面能。亲水基 和亲油基吸附在 磁性颗粒表面，增大颗粒体积 的同时，减少相互碰 撞的机会。表面活性剂可 以很好地控制磁流变 液的板结、凝固现象。目前较为常用的活性剂 主要有矿物油、硅 油、合成油、油酸、羟基 酸、硅胶、硅氧 化物等胶体 物质。
磁流变液 各组分共同决定了磁流 变液的性能，衡量磁流变液 性能优劣的指标一般包 括沉降与团聚稳定性、最大剪 切屈服强度、磁特性、零场 粘度、温度特性等。为了使 磁流变液更好地应用于工 程领域，磁流变液需具 备以下特性：
（1）物理和 化学特性稳定。没有外加磁 场作用的条件下，液体只在 重力场中受到 浮力、分子间作用力，不能出 现明显分层、板结、凝固 现象。基液不可与 其中的 微米级纳米级颗粒 发生反应，在复杂环境中要 求长期存放不变质。
（2）温度 特性稳定。磁流变液的 工作温度范围为 。通过 使用特殊载液（航空润 滑油类等），工作温度范围 可达到 。
（3）磁学特性 稳定。磁性颗粒的 磁饱和强度较大。伴 随着外加磁场的出现 和消失，磁粒子 会立即产生磁化及退磁 现象，所以必须响应 时间快，剩磁少。
（4）无毒 无害、价格低廉、不污染环 境。这些条件对于 新型智能材料在武器系统 中的应用具有重要意义。
1.1.3 磁流变技术应用
磁流变技术 研究的是利用磁流 变体在外磁场作 用下改变流变特性 这一特点，开发各种 用途的元件。利用磁流变体开 发的许多新型的汽车 零部件目前已进入实用 阶段，根据上述特点 设计的磁流变减振器具 有结构紧凑、功耗低、阻 尼力大、动态 范围广、响应速度快等特点。此外磁 流变体阻尼力可通过调 节外加的电流大小控制，这一 特点可用于车辆悬挂系 统的半主动控制以提高汽车的舒适性和安全性。磁流 变体还可以制作磁流变刹车、离合 器、减振器等磁流变 元器件。利用磁流变体 在磁场作用下能够 发生固化的特性，可对形状复杂的工 件进行定位和夹紧，以便 进行机械加工，可开发出 磁流变夹具；利用磁 流变效应可开发各种流量控 制阀和压力控制阀，这些液压 元件没有相对运动的阀芯，制 造成本低、无磨损、寿命长、可靠性 高、易于控制、市场 前景较大；在建筑 结构领域，利用磁流变体可以制 造阻尼可调的阻尼器，以实现振动的 半主动控制，主要用于 桥梁和土木工程结 构的抗震，磁流变元件还可应 用在健身器械及家用电器如 洗衣机的减振上。
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