上海艺献浅析超磁致伸缩材料

    在常温下由于磁化状态的改变，其长度和体积会发生较大变化，即具有极大的磁致伸缩系数的磁致伸缩材料被称为超磁致伸缩材料由于多为稀土构筑，又称稀土超磁致伸缩材料。这种材料具有很高的耐热温度，磁致伸缩性能强。在室温下，机械能和电能之间的转换率高、能量密度大、响应速度快、可靠性好、驱动方式简单。

    超磁致伸缩材料具有下列优点：磁致伸缩应变比纯Ni大5O倍，比PZT材料大5～25倍，比纯Ni和N卜Co合金高400800倍，比PZT材料高14～30倍；磁致伸缩应变时产生的推力很大，直径约为10mm的Tb-Dy-Fe的棒材，磁致伸缩时产生约200kg的推力：能量转换效率(用机电耦合系数K。。表示)高达7O，而Ni基合金仅有162／5，PZT材料仅有4O～6O；其弹性模量随磁场而变化，可调控；响应时间(由施加磁场到产生相应的应变所需的时间称为响应时间)仅为百万分之一秒，比人的思维还快；频率特性好，可在低频率(几十至1000Hz)下工作，工作频带宽；稳定性好、可靠性高，其磁致伸缩性能不随时间而变化；无疲劳、无过热失效问题。

    自超磁致伸缩效应被发现以来，人们期待着各种各样的实际应用，但由于需要强磁场及大型电磁铁等故很难应用于器件。为了能在较低的外磁场下达到超磁致伸缩效果，人们开发出实用的TbDy。Fe合金。该合金是由TbFe和DyFe金属间化合物构成的混晶，由于TbFe，DyFe这两种磁各向异性相反的化合物混合的结果，可使达到磁致伸缩饱和的磁场强度降低。TbDyFe(Terfenol—D)的磁致伸缩系数和TbFe，DyFe相比没有太大的差别，但是他的K。值趋近于0，即软磁性，这使他的饱和磁化强度大大降低，一般在8～16kA／m的情况下磁致伸缩即出现饱和的趋势。因而具有很好的实用价值。

　　该材料因制作方法的不同，性能差别很大。有些制作工艺尽管能发挥出材料的性能，但往往比较昂贵，为此需要做到价格性能兼顾。

　　晶体的[111]方向上的磁致伸缩量zui大，应尽量使材料产生织构，以提高材磁致伸缩性能。材料晶体的取向一般分为4种：无序多晶组织；具有一定取向的多晶组织；柱状晶；单晶。

　　超磁致伸缩材料主要为单晶和柱状晶，其中单晶的制作采用区熔法、单晶拉制法；柱状晶采用定向凝固法：使熔化的材料由一端冷却，由此凝固拉长得到柱状晶。总之，制作方法不同，材料的组织结构不同，从而材料的磁致伸缩性能差别也很大。