磁致伸缩合金

饱和磁致伸缩系数较大的合金

饱和磁致伸缩系数较大的合金一般称为磁致伸缩合金或高磁致伸缩合金，主要有铁镍合金、铁铝合金和稀土铁合金等。磁致伸缩合金可制成超声波发生器和接收器，以及力、速度、加速度的传感器，滤波器、稳频器和磁声存储器。

介绍

磁性合金随磁化过程将发生不同程度的线性变化，亦即具有不同的磁致伸缩系数λ值，磁化到饱和时的磁致伸缩系数称为饱和磁致伸缩系数λs，通常将λs≥20 ×10-6的合金称为磁致伸缩合金，亦称高磁致伸缩合金。包括纯镍、镍合金（如4Co-1.7Si-Ni、2Co- 24Cr-Ni、5Co-Ni合金等）、8%～14%Al-Fe合金（如含13%Al，余为Fe的1J13合金）、35%～70%Co-Fe 合金（如含2%V、49%Co、余为Fe的1J22、65Co-Fe 等合金）和50%Ni-Fe合金（1J50）等。这类合金除了需有高的磁致伸缩系数外，还需具有高的电机械耦合系数km和高的电阻率ρ，由于以片材状态使用，合金应有良好的加工性能。这类合金主要用于音频或超音频声波发生器、流体声学装置、电机械滤波器和阻挡器线路中的磁致伸缩变流器等。

分类

磁致伸缩合金可分为常见的磁致伸缩合金、稀土铁超磁致伸缩合金及过渡族金属-类金属非晶态高磁致伸缩合金。

（1）常见的磁致伸缩合金。主要有铁钴系合金、铁铝系合金、镍钴铬合金等，此外纯金属镍也具有高磁致伸缩特性。

（2）相的具有极高λs值的合金，又称超磁致伸缩合金。自从20世纪70年代初发现该合金以来，立即受到人们的极大重视。纯二元的RFe2化合物虽然有很高的λs值，但它们的磁晶各向异性常数K1也非常大，如TbFe2的λs=1750×10，K1=-7600×10J/m;而纯镍的K1=-5×10J/m。因此，要达到饱和磁致伸缩值所需的外磁场（即偏置磁场）就要很大。为此研制了一系列三元（赝二元）RxR′1-xFe合金，如TbxDy1-xFe2、HoxDy1-xFe2等，其中以Tb0.27Dy0.73Fe2合金的λs最大，K33也高，所以一直是发展的主要材料。美国和瑞典及英国都已生产和应用，在美国称为Terfernol-D，其特性列在表中。制备Terfernol-D常用浮区法（悬浮区熔法）。即把先经过电弧炉熔炼后又经感应炉熔炼然后在石英管中冷却凝固的Tb0.27Dy0.73Fe2母合金，表面清洗后放入一个垂直悬浮的区域熔炼装置中，用感应圈从下至上地将其熔化，熔化按恒定速度进行，最后得到成分均匀的单晶棒或者一根定向结晶的多晶棒。定向棒一般要经过退火处理，以消除内应力，此后才能应用。

（3）铁基非晶态磁性合金。它具有高的λs值，例如Fe80B15Si5、Fe80P13C7和Fe66Co12Si18B14非晶态合金的λs值分别为30×10、31×10和36×10。Fe78Si12B10非晶态合金的K值可达0.68。

特性

注：1.雷耳（Rayl）=声压（dyn·cm-2）/声粒子速度（cm·s-1）;

2.性能符号中右上角指标含义为：H为磁场强度，开路状态时H=0;B为磁通量密度，短路时B=0;T为机械应力，自由试样时T=0;S为机械应变，夹紧的试样S=0;

3.K33为与形状无关的磁弹性耦合系数，表示能够转换成机械能的磁场能量的分数，也称机电耦合因子;d33反映了磁致伸缩值对磁场的敏感程度。

应用情况

磁致伸缩合金主要用于制造换能器，应用领域有水下声纳系统、勘测装置、燃料注入系统、阀门系统、有源振动、超声波发射和接收、油井勘测、地震预报、传感器、振动阻尼器、滤波器、机器人和超高电压回路中断路系统，激光器调整，微距离控制等。

全国各地天气预报查询

上海市

市辖区

云南省

临沧市