稀土材料｜稀土超磁致伸缩材料- 大数跨境

中国稀金谷大数据

2022-03-24

点击蓝字关注我们

物质在磁场中磁化时，在磁化方向会发生伸长或缩短，这一现象叫磁致伸缩。一般磁致伸缩材料的磁致伸缩值只有10^-6～10^-5，非常小，故应用领域也较少。但是，近年来人们发现，在稀土合金中存在有比原来为磁致伸缩要大102～103倍的合金材料。人们将这种具有极大磁致伸缩的材料称为稀土超磁致伸缩材料。

稀土超磁致伸缩材料是国外20世纪80年代末新开发的新型功能材料。主要是指稀土-铁系金属间化合物。这类材料具有比铁、镍等大得多的磁致伸缩值。近年来随着稀土超磁致伸缩材料（REGMM）制品成本的不断降低和应用领域的不断扩大，市场需求有愈发强劲之势。

GMM的尺寸伸缩可随外加磁场成比例变化，其磁致伸缩系数远大于传统的磁致伸缩材料。

1963年，A．E．Clark等人发现一些中重稀土金属（Gd、Tb、Dy、Ho和Er）的单晶在4.2K具有巨大的磁致伸缩效应，其中Tb和Dy的单晶在特定晶体学方向上的磁致伸缩系数最大可达到2.36x10^-2和2.2x10^-2，为Fe和Ni的磁致伸缩系数的1000倍和200倍。但是，因为这些金属的居里温度T。太低，没有实际使用价值。

从1971年开始，A．E．Clark等人继续在中重稀土和铁、钴、镍的金属间化合物中寻找T。高于室温的磁致伸缩材料。发现REFe₂系列 Laves 相化合物不仅磁致伸缩效应十分巨大，而且T。高达500～700K。但是它们需要很强的磁场才能驱动，这就限制了该材料的应用。

为此，人们又研究了新的合金材料，种合金材料具有很高的居里温度，磁致伸缩性能优异，使得实际应用成为可能，由此引起了业界对GMM开发及应用的极大关注。单一的REFe₂型金属间化合物的磁晶各向异性很大。

为了得到在低场下磁致伸缩效应很大的材料，只能用磁晶各向异性常数符号相反的两个稀土元素，通过形成膺二元、膺三元化合物的办法，以牺牲部分磁致伸缩特性为代价，降低化合物的磁晶各向异性。

经过深入研究，最后确定Tb_{0．32～0.27} Dy_{o．68～0.73}Fe_1.9～1.95合金能够实现磁致伸缩特性和磁晶各向异性常数的最佳配合。

在20世纪80年代中期，实现了定向凝固多晶Tb-Dy-Fe合金的生产，美国ETREMA公司命名它为Terfenol-D。其饱和磁致伸缩系数λs一般大于3.0x10^-5。我国在1993年开始研究和进行产品的开发，至今已有五六家公司在生产这类产品。

北京钢铁研究总院在GMM制备技术方面的研究起步较早，1991年在国内率先制备出GMM棒材，获得了国家专利。此后又进一步开展了低频水声换能器、光纤电流检测、大功率超声焊接换能器等的研究和应用，开出了具有自主知识产权的年产能达吨级的高效集成生产GMM技术和装备。

北京科技大学研制的GMM材料在国内外20家单位试用，效果良好。兰州天星公司也开发了年产能达吨级的生产线，在GMM器件开发、应用方面颇有建树。

虽然我国对GMM的研究工作起步不算晚，但在产业化和应用开发方面还处于起步阶段。目前我国不仅需要在GMM生产技术、生产装备、生产成本上有所突破，同时也需要在材料应用器件开发上倾注精力。国外很重视功能材料与元件、应用器件的一体化，美国的ETREMA材料就是材料和应用器件研发、销售一体化最典型的例子。

GMM的应用涉及很多领域，业界的有识之士和企业家应该具备战略性的眼光，高瞻远瞩，对这一21世纪应用前景广阔的功能材料的发展和应用有足够的了解和认识，密切关注该领域的发展动态，加快其产业化进程，推动和扶植GMM应用器件的开发和应用。

GMM在室温下机械能-电能转换率高、能量密度大、响应速度高、可靠性好、驱动方式简单，正是这些性能优点引发了传统电子信息系统、传感系统、振动系统等的革命性变化。

在科技发展日新月异的新世纪，已有1000多种GMM器件问世，其重要性必将越来越突出，应用也将更广泛。

预计未来GMM的主要应用领域有以下几个方面：在国防军工及航空航天业，应用于水下舰艇移动通讯、探／检测系统、声音模拟系统、航空飞行器、地面运载工具和武器等；电子工业及高精度自动控制等技术行业，用GMM制造的微位移驱动器可用于器人、超精密机械加工、各种精密仪器和光盘驱动器等；海洋科学及近海工程业，用于海流分布、水下地貌、地震预报等的勘测装置和用于发及接收声讯号的大功率低频声纳系统等；机械、纺织业及汽车制造业，可用于自动刹车系统、燃料／注入喷射系统和高性能微型机械功率源等；大功率超声波、石油业及医疗业，用于超声化学、超声医疗技术、助听器和大功率换能器等。

此外，还可用于振动机械、建筑机械及焊接装置、高保真音响等许多领域。

【声明】内容源于网络

中国稀金谷大数据

中国稀金谷大数据中心（bigdata.jxust.edu.cn）官方公众号，关于稀土和稀有金属等产业的最权威的信息平台，提供稀土、钨、铜、锂和新能源汽车等领域的多维数据和行业动态，为政府、企业和科技工作者提供资讯参考、数据分析和应用服务。

内容 3755

粉丝 0

中国稀金谷大数据中国稀金谷大数据中心（bigdata.jxust.edu.cn）官方公众号，关于稀土和稀有金属等产业的最权威的信息平台，提供稀土、钨、铜、锂和新能源汽车等领域的多维数据和行业动态，为政府、企业和科技工作者提供资讯参考、数据分析和应用服务。

总阅读3.3k

粉丝0

内容3.8k