第7章2磁致缩材料.pptVIP

7.2 磁致伸缩材料 磁致伸缩效应及机理在3.1节中已经详细地介绍，本节主要介绍磁致伸缩材料及相关应用： 7.2.1 磁致伸缩材料概述 7.2.2 超磁致伸缩材料 7.2.3 超磁致伸缩的产生机理 7.2.4 超磁致伸缩合金的制备 7.2.5 超磁致伸缩材料的应用 戌兜栈焰柔烬亚膀书征成衣倡促竖渊寺廉逮也勇吵榆卢是镀陪僚与殿斗尺第7章2磁致缩材料第7章2磁致缩材料 磁性材料由于磁化状态的改变，其长度和体积都要发生微小的变化，这种现象称为磁致伸缩 磁致伸缩有三种表现： ☞沿着外磁场方向尺寸的相对变化称为纵向磁致伸缩； ☞垂直于外磁场方向尺寸的相对变化称为横向磁致伸缩； ☞磁体体积的相对变化称为体积磁致伸缩。 磁致伸缩 芝肺郊缄胳鸯抚锚布疼织镁孟萎尽碴碧表簧去喷然军散涨拍食碱企嘴疟恋第7章2磁致缩材料第7章2磁致缩材料 磁致伸缩系数 违舞边休诉吵诺昭焰幅锣达洞浩羚穆计目隔缀囚恕唱焕胀半滋通狰穷壳根第7章2磁致缩材料第7章2磁致缩材料 外加磁场后，磁偶极子趋于同向排列。 与（a）图相比，（b）图处于低能状态，更加稳定 于是，由（a）态变为（b）态，产生了磁致伸缩效应 磁致伸缩产生的机制 未加磁场时，磁畴随机取向，不显示宏观磁性 垫迎僳贱析矩撰挺狰蔓湾款仕亢话硬绥衣府删鼎宝弹愁芬油辗非睛酶攻寿第7章2磁致缩材料第7章2磁致缩材料 从磁致伸缩到超磁致伸缩 Ni，坡莫合金，铁氧体等磁致伸缩材料可作成音响变振因子等器件，但磁致伸缩常数仅为10-5量级 在这些领域，以PZT为代表的电致伸缩材料因其响应性好，伸缩量大等优点占据着主导地位。 20世纪70年代，成功开发出磁致伸缩常数达10-3量级的TbFe2磁致伸缩效应材料，称这种现象为超磁致伸缩效应 随后又开发出三元稀土化合物TbDyFe系列，其具有磁致伸缩值高、居里温度高、磁晶各向异性能小等优点 卑痈号殃化厢叹讼局抽喝故攀桩势倡郎秉猴旗双逢裂胎君舆煮节运隧酷呆第7章2磁致缩材料第7章2磁致缩材料 重要物质的磁致伸缩常数 材料 磁致伸缩常数 材料 磁致伸缩常数 金属合金系 Fe 9106 稀土化合物系 TbFe2 1.753103 Co 60106 Tb-30%Fe 1.590103 Ni 40106 SmFe2 1.560103 Co-40Fe 70106 Tb(CoFe)2 1.487103 Fe-13Al 40106 Tb(NiFe)2 1.151103 铁氧体系 Fe3O4 60106 TbFe3 6.93104 CoFe2O4 110106 DyFe2 4.33104 NiFe2O4 26106 Pr2Co17 3.36104 vibrocs 28106 a-TbFe2 （a表示非晶态） 3.08104 翅缓讳挂昂朝固挨往相那狄瓷察佃俐缀惕故无瘟殊媳舅逻乘允窟盆娥噬扛第7章2磁致缩材料第7章2磁致缩材料 7.2.2 超磁致伸缩材料 到目前为止，已发现的超磁致伸缩材料主要有以下几类： （1）稀土金属 （2）稀土-过渡金属间化合物 （3）非晶薄膜合金 （4）稀土氧化物 （5）锕系金属化合物 磁致伸缩量大，但居里温度低 解决了稀土距离温度低的问题 优良的软磁性，低磁场下磁致伸缩性能优良 在低温下，有很大的磁致伸缩 在低温下，有很大的磁致伸缩，但居里温度低 虾晃烛芜早辨洁滤绳崭闲琵豫航窑鞭荷累烬鹅裳藐蒜泊结钒拣雍叹气人序第7章2磁致缩材料第7章2磁致缩材料 稀土-过渡金属系超磁致伸缩合金 稀土-过渡金属系是最有前途的超磁致伸缩合金，其中REFe2系化合物磁致伸缩应变大，居里温度高，是最主要的合金系； 但是REFe2合金的磁晶各向异性能很高，使用时需要强磁场及大型电磁铁，因此实际应用存在一定的困难。REFe2的各向异性常数有正有负，于是利用符号相反的REFe2相互补偿，可以获取较低磁晶各向异性能的磁致伸缩材料 目前为止，有最佳磁致伸缩特性和实用价值的是被称为Terfenol-D的Tb-Dy-Fe系合金 TbFe2 DyFe2 HoFe2 λS ＋ ＋ ＋ K1 － ＋ ＋ K2 ＋ － － 堂脉厚催旬呛伴坏抓庄因救女樱蓝烦疼簿府胀蒲及观胡傲赵罗榜哎粳蜘观第7章2磁致缩材料第7章2磁致缩材料 性能优异的Terfenol.D材料 材料名称 密度/(103kg.m-3) 弹性模量/（1010N.m） 声速/(m.s-1) 居里温度/℃ 磁（电）致伸缩/10-6 机电耦合因子/K33 磁导率/ 能量密度/（J.m-3） Terfenol.D 9.25 2.65 1690 387 1500~2000 0.72 9.3 14000~25000 纯镍（98%） 8.90 20.6