稀土超磁致伸縮材料
磁性材料由于磁場的變化，其長度和體積都要發(fā)生微小的變化，這種現(xiàn)象稱為磁致伸縮。其中長度的變化稱為線性磁致伸縮，體積的變化稱為體積磁致伸縮。體積磁 致伸縮比線性磁致伸縮要弱得多，一般提到磁致伸縮均指線性磁致伸縮。磁致伸縮效應(yīng)是1842年由焦耳發(fā)現(xiàn)的，故又稱焦耳效應(yīng)。長期以來，作為磁致伸縮材料 的主要是鎳、鐵等金屬或合金，由于磁致伸縮值較小，功率密度不高，故應(yīng)用面較窄。主要用于聲納、超聲波發(fā)射等方面。
稀土超磁致伸縮材料是國外八十年代末新開發(fā)的新型功能材料。主要是指稀土-鐵系金屬間化合物。這類材料具有比鐵、鎳等大得多的磁致伸縮值，其磁致伸縮系數(shù)比一 般磁致伸縮材料高約102～103倍，因此被稱為大或超磁致伸縮材料。并且機械響應(yīng)快、功率密度高，在所有商品材料中，稀土超磁致伸縮材料是在物理作用下 應(yīng)變值最高、能量最大的材料。特別是鋱鏑鐵磁致伸縮合金（Terfenol-D）的研制成功，更是開辟了磁致伸縮材料的新時代，Terfenol-D是 70年代才發(fā)現(xiàn)的新型材料，該合金中有一半成份為鋱和鏑，有時加入鈥，其余為鐵，該合金由美國依阿華州阿姆斯實驗室首先研制成功，當Terfenol-D 置于一個磁場中時，其尺寸的變化比一般磁性材料變化大，這種變化可以使一些精密機械運動得以實現(xiàn)。鋱鏑鐵開始主要用于聲納，目前已廣泛應(yīng)用于多種領(lǐng)域，從 燃料噴射系統(tǒng)、液體閥門控制、微定位到機械致動器、太空望遠鏡的調(diào)節(jié)機構(gòu)和飛機機翼調(diào)節(jié)器等領(lǐng)域。它具有比傳統(tǒng)的磁致伸縮材料和壓電陶瓷高幾十倍的伸縮性 能。所以可廣泛用于聲納系統(tǒng)、大功率超大型超聲器件、精密控制系統(tǒng)、各種閥門、驅(qū)動器等，是一種具有廣闊發(fā)展前景的稀土功能材料。這種材料的發(fā)展使電-機 械轉(zhuǎn)換技術(shù)獲得突破性進展。對尖端技術(shù)、軍事技術(shù)的發(fā)展及傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)代化產(chǎn)生了重要作用。
美國前沿技術(shù)(Edge Technologies)公司1989年開始生產(chǎn)稀土大磁致伸縮材料，其商品牌號為Terfenol-D，隨后瑞典Feredyn AB公司也生產(chǎn)、銷售稀土大磁致伸縮材料，產(chǎn)品牌號為Magmeg 86，近10多年來，日本、俄羅斯、英國和澳大利亞等也相繼研究開發(fā)出TbDyFe2型磁致伸縮材料，并有少量產(chǎn)品銷售。稀土磁伸材料主要用于制作大功率 聲納，后者廣泛應(yīng)用于水下通訊、制導(dǎo)、捕魚、油井及地質(zhì)探測等。其它應(yīng)用包括閥門控制、精密車床、機器人、蠕動馬達、阻尼減振、延遲器及傳感器等。稀土磁 致伸縮材料的開發(fā)與應(yīng)用，日益受到人們的關(guān)注，產(chǎn)量及市場消費量增長非常迅速。據(jù)美國前沿技術(shù)公司統(tǒng)計，全世界Terfenol-D合金產(chǎn)量，1989年 僅為100kg，1993年約1000kg，1995年達到10噸，而到1997年已達到70噸。美國國內(nèi)每年用于聲納等器件的Terfenol-D材料 價值約數(shù)百萬到1千萬美元，聲納、油壓機、機器人等器件的市場金額每年約6億美元。最近5年來，Terfenol-D的市場年增長率為100%。近期，美 國宇航局與Energen公司簽約，投資開發(fā)新一代太空望遠鏡用致動裝置。
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