稀土超磁致伸縮材料
磁性材料由于磁場(chǎng)的變化，其長(zhǎng)度和體積都要發(fā)生微小的變化，這種現(xiàn)象稱(chēng)為磁致伸縮。其中長(zhǎng)度的變化稱(chēng)為線(xiàn)性磁致伸縮，體積的變化稱(chēng)為體積磁致伸縮。體積磁 致伸縮比線(xiàn)性磁致伸縮要弱得多，一般提到磁致伸縮均指線(xiàn)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(chēng)焦耳效應(yīng)。長(zhǎng)期以來(lái)，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(guó)外八十年代末新開(kāi)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(lèi)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(chēng)為大或超磁致伸縮材料。并且機(jī)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(kāi)辟了磁致伸縮材料的新時(shí)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(shí)加入鈥，其余為鐵，該合金由美國(guó)依阿華州阿姆斯實(shí)驗(yàn)室首先研制成功，當(dāng)Terfenol-D 置于一個(gè)磁場(chǎng)中時(shí)，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(jī)械運(yùn)動(dòng)得以實(shí)現(xiàn)。鋱鏑鐵開(kāi)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(mén)控制、微定位到機(jī)械致動(dòng)器、太空望遠(yuǎn)鏡的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和飛機(jī)機(jī)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(mén)、驅(qū)動(dòng)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(jī) 械轉(zhuǎn)換技術(shù)獲得突破性進(jìn)展。對(duì)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(guó)前沿技術(shù)(Edge Technologies)公司1989年開(kāi)始生產(chǎn)稀土大磁致伸縮材料，其商品牌號(hào)為Terfenol-D，隨后瑞典Feredyn AB公司也生產(chǎn)、銷(xiāo)售稀土大磁致伸縮材料，產(chǎn)品牌號(hào)為Magmeg 86，近10多年來(lái)，日本、俄羅斯、英國(guó)和澳大利亞等也相繼研究開(kāi)發(fā)出TbDyFe2型磁致伸縮材料，并有少量產(chǎn)品銷(xiāo)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(yú)、油井及地質(zhì)探測(cè)等。其它應(yīng)用包括閥門(mén)控制、精密車(chē)床、機(jī)器人、蠕動(dòng)馬達(dá)、阻尼減振、延遲器及傳感器等。稀土磁 致伸縮材料的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，日益受到人們的關(guān)注，產(chǎn)量及市場(chǎng)消費(fèi)量增長(zhǎng)非常迅速。據(jù)美國(guó)前沿技術(shù)公司統(tǒng)計(jì)，全世界Terfenol-D合金產(chǎn)量，1989年 僅為100kg，1993年約1000kg，1995年達(dá)到10噸，而到1997年已達(dá)到70噸。美國(guó)國(guó)內(nèi)每年用于聲納等器件的Terfenol-D材料 價(jià)值約數(shù)百萬(wàn)到1千萬(wàn)美元，聲納、油壓機(jī)、機(jī)器人等器件的市場(chǎng)金額每年約6億美元。最近5年來(lái)，Terfenol-D的市場(chǎng)年增長(zhǎng)率為100%。近期，美 國(guó)宇航局與Energen公司簽約，投資開(kāi)發(fā)新一代太空望遠(yuǎn)鏡用致動(dòng)裝置。
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