(1) 金属与合金材料

金属与合金材料的特点是机械强度高,性能比较稳定,适合制作大功率的发射换能器,缺点是换能效率不高。常见的有铁基合金(Fe-Ni,Fe-Al,Fe-Co-V)和镍基合金(Ni,Ni-Co,Ni-Co-Cr)等。

(2) 铁氧体

      铁氧体,是一种具有高电阻率的铁氧非金属磁性材料,通常是以四氧化三铁(Fe3O4)为基体再加入其他金属元素烧结而成。铁氧体材料的优点是电声效率高,由于电阻率高而使得涡流损耗和磁滞损失也较小,而且磁致伸缩效应显着,适合用作接收换能器,此外,其价格低廉也是重要的优点之一。缺点主要是烧结体的机械强度差,在承受一定的应力时会显着影响磁致伸缩性能。典型的铁氧体材料有镍铁氧体、镍钴铁氧体、镍铜钴铁氧体等。

(3)稀土金属间化合物磁致伸缩材料

   近期发展的以Tb-Dy-Fe材料为代表的稀土金属间化合物磁致伸缩材料,其中Tb0.3Dy0.7Fel9.5,材料的 达1500-2000×10-6,比金属与合金材料和铁氧体材料的磁致伸缩系数 大1-2个数量级,因此被称为稀土超磁致伸缩材料,被誉为2l世纪的战略性功能材料,在军民两用高技术领域有广阔的应用前景。

1.3.3磁致伸缩材料的应用

磁致伸缩材料具有电磁能与机械能的转换功能,是重要的能量与信息转换功能材料。其在现代工业发展中有重要作用,主要表现在以下方面:

1. 声学领域

由于磁致伸缩材料具有应变大,低频响应好,频带宽等特点,因此是制作大功率、低频、宽频带水声换能器[5]的理想材料,因此军事探测上对超磁致伸缩材料特别重视。利用超磁致伸缩材料制作的声纳克服了压电材料机电转换系数低(0.45-0.68),传输距离小,安全性差的缺点,使声纳性能得到了大大的改善,海底探测距离达到数千公里。同时,在海洋业中,磁致伸缩材料可被开发用于海洋捕捞、海底测绘;地质上,可用于矿藏勘探、油井测探;在汽车工业中,可被用于超声邻近传感器和超声焊接;在材料领域,它被用于超声波无损探伤;在医学上,它可用做超声全息摄像,超声体外排石和心音脉搏传感器等。

2. 微位移领域

利用材料低场大应变、大输出应力、高响应速度(100 s-1ms)且无反冲的特征,可以制成结构简单的微位移致动器,广泛用于超精密定位、激光微加工、精密流量控制、原子力显微镜、数控车床、机器人和阀门控制等方面。

3.力学传感领域

利用磁致伸缩材料的Villari和Anti-Viedemann效应,可以用来做力学传感器,测量静应力、振动应力、扭转力和加速度等物理量。此外在航空航天领域,压磁材料还可应用于飞机智能结构上的冲击振动的在线监测。源.自/优尔·论\文'网·www.youerw.com/

4. 磁学领域

利用磁致伸缩材料的磁致伸缩,再配以激光二极管光纤或PZT材料可制成各式各样的磁强计。我国在传感器领域也取得突破,武汉理工大学的科研组也成功开发出磁场光纤传感器原型,它成功地将磁场传感器由传统的磁-电类型升级为可靠和灵敏度更高的磁-光类型,利用新型的传感器可进行高电压测量、大电流检测;地震与地质勘测等诸多领域。

1.4  选题背景意义及研究内容

1.4.1 选题背景和意义

    随着科技的发展,社会的进步对材料的要求越来越高,磁致伸缩材料所具有的特性使其在如今材料研究中扮演重要的角色,然而传统的磁致伸缩材料虽然具有居里温度高和机械性能好等优点,但是它们的磁致伸缩系数均较低,以Terfeno1-D为代表的超磁致伸缩材料虽然具有磁致伸缩大等优良性能,但是也存在一些缺点:材料抗拉伸能力弱,质地较脆;晶体还不能完全做到<111>取向;原材料的成本较高等,这些缺点都限制了它的应用。所以寻找更加优良的材料迫在眉睫, Fe-Ga合金最先由美国海军研究办公室和海军海上系统司令部提出,为了满足未来作战需求而进行开发研究的,Fe-Ga合金磁致伸缩材料凭借其良好的机械性能、较大的磁致伸缩、成本较低,且耐恶劣环境的突出的特点引起各国材料研究人员的极大的关注。研究人员通过对相结构,力学,磁学等各方面性质的分析,采取不同制备方法,不同的掺杂配比等多种手段,希望可以更加了解Fe-Ga合金,寻找到一个增大磁致伸缩效能的方法。这些研究对材料的应用和制造业的发展有重要意义。

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