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磁致伸缩材料是一种特殊的铁、镍合金材料,它在外部磁场的作用下能够发生磁化,导致体积或长度的变化。磁致伸缩材料主要有以下三类:
(1)传统金属与合金磁致伸缩材料:一般包括镍、镍基合金(Ni-Co合金、Ni-Co-Cr合金等)和铁基合金(Fe-Ni合金、Fe-Al合金、Fe-Co-V合金等)。
(2)铁氧体磁致伸缩材料:如Ni-Co和Ni-Co-Cu等铁氧体材料。
(3)稀土金属间化合物磁致伸缩材料:其磁致伸缩系数为(1500-2000)×10-6,为传统磁致伸缩材料的几十倍到上百倍,所以称为“大磁致伸缩材料”或“超磁致伸缩材料”。
稀土超磁致伸缩材料和传统磁致伸缩才料及压电陶瓷材料(PZT)相比,它具有下列优点:
(1)室温下的磁致伸缩应变大,可达0.15%,比镍高40~50倍,比压电陶瓷高5~25倍,同时产生伸缩的响应速度快,响应时间仅几微秒,可以用于制作大位移、大输出力的精密致动器,也可用于大功率换能器;
(2)能量密度高,比镍高400~800倍,比压电陶瓷高14~30倍;
(4)输出力大,每平方厘米的 GMM 材料可产生1700N的静态输出力,动态力更大;
(5)能量转换效率高,机电耦合系数k>0.7,即磁机能量转换效率高于70%,而镍基磁致伸缩材料只有20%不到,压力陶瓷也仅有40%-60%。
(6)具有较高的居里温度,居里温度高达380℃。工作性能稳定,可用于200以上的较高温区。
(7)频率特性好、频带宽,特别适合于低频区工作。
稀土超磁致伸缩材料也存在若干缺点,如由于其电阻率低,会产生涡流损耗导致高频特性差;抗拉强度低,材质硬但较脆易碎等,需要在应用器件设计时注意。
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