稀土超磁致伸缩换能器的研制及其在桥梁检测中的应用

稀土超磁致伸缩材料是在磁场的作用下能产生巨大伸缩变形的一种新型功能材料，它的应用越来越受到广泛的关注，针对目前大型工程质量检测对声波无损评价系统震源的新要求，研制了稀土超磁致伸缩换能器，该换能器以大功率稀土超磁致伸缩材料作能量转换部件，具有能量集中、发射声波传播距离远、发射频率适中，容易与采集系统集成而实现自动检测控制，显著提高工作效率．最后以某桥梁声波CT无损评价为例说明其广泛的应用。     

稀土超声换能器特性研究

换能器是功率超声最基本最重要的器件，寻找、开发新材料是发展新型换能器的重要途径。稀土超磁致伸缩材料Tcrfcnol-D具有优良性能，本文采用四端网络法和有限元ANSYS软件对稀土超声换能器进行了理论设计与分析，并制作了一种单独稀土超声换能器振子和带变幅杆的稀土超声换能器，其性能与压电换能器相比显示出了独特的优越性。     

“稀土超磁致伸缩材料”项目最近在贵阳落户

据媒体报导，国家863军民两用重大高新技术项目“稀土超磁致伸缩材料”最近落户贵阳市白云新材料产业园。超磁致伸缩材料是制造海军军用低频大功率声纳换能器和水声对抗换能器的首选功能材料，还可以应用于水下通讯、海下地貌测量、火箭定向调节、空间站与卫星控制、导弹调节、     

声纳换能器的新进展

换能器对整个声纳系统的性能有很大影响。随着科学技术的迅速发展，水声换能器在分析方法、设计理论、材料和制作技术上都有了很大的发展，从而使换能器性能有了很大提高。超磁致伸缩稀土换能器、高性能电致伸缩陶瓷换能器、压电复合材料换能器、矢量水听器、低频大面积PVDF水听器、光纤水听器等是当前换能器研究的热点。文章回顾了20世纪80年代以来，以上几种换能器的最新进展情况。     

我国稀土超磁致伸缩材料的研究与应用现状

概述了稀土超磁致伸缩材料的性能特点和应用领域，介绍了材料的制备方法和工艺特点，着重讨论了我国稀土超磁致伸缩材料成分、工艺的研究进展及应用现状。     

稀土IV型弯张换能器研究

IV型弯张换能器低频发射时具有尺寸小、重量轻的特点,是一种常用的水下低频大功率声源。稀土超磁致伸缩材料相较于压电陶瓷拥有更大的应变量和能量密度,并且杨氏模量较小,可以有效降低换能器谐振频率。利用稀土超磁致伸缩材料作为激励材料,设计了一种低频IV型弯张换能器,对其静态磁场和动态磁场进行了分析,构建出双棒式磁路,并使用有限元分析软件进行了换能器的结构建模与计算。根据计算结果制作了稀土IV型弯张换能器样机,测试结果表明所设计的换能器与仿真结果吻合较好,水中谐振频率为370 Hz,最大声源级为196 d B,能够实现低频、大功率发射。     

新型功能材料

稀土超磁致伸缩材料项目落户贵州 近日从贵阳市白云新材料产业园获悉,作为国家863军民两用重大高新技术项目的稀土超磁致伸缩材料已落户贵州省。 超磁致伸缩材料是制造海军军用低频大功率声呐换能器和水声对抗换能器的首选功能材料,还可应用于水下通讯、海下地貌测量、火箭定向调节、空间站与卫星控制、导弹调节、激光定位系统等,在汽车、船舶、机械制造工业、办公、家电等领域的应用也在不断扩展中。目前在国内市场上,超磁致伸缩材料的需求呈现快速增长态势。     

稀土金属功能材料研究进展与趋势

稀土永磁材料、稀土超磁致伸缩材料、稀土贮氢材料、稀土磁致冷材料、稀土功能薄膜材料是近几年发展较快的几种稀土金属功能材料，章综述了这些材料的研究概况和发展趋势。     

一种大功率稀土纵向振动换能器的研究

本文采用通用有限元软件ANSYS对一种稀土纵向换能器进行了建模，利用软件中提供的机械振动，电磁场和耦合场等功能分析了换能器的电磁特性和机械振动特性，包括几种磁路结构的比较。磁致伸缩效应的建模，换能器的纵向振动模态以及在空气中的阻抗特性。     

退火超磁致伸缩合金中富稀土相析出物研究

对退火后超磁致伸缩合金中富稀土相析出物进行了研究，采用扫描电镜．能谱分析、X射线衍射和电阻应变片技术，着重研究了析出物的析出根源、相组成、相结构以及磁致伸缩性能．结果表明：过量稀土Ho的存在，是析出物析出的根本原因；析出物中富含稀土，主要包括立方结构DyFe2、HoFe2，六方结构Dy5Si3、Tb5Si3及立方结构Dy2O3、Ho2O3等物相；在磁场强度为400kA/m时，析出物的磁致伸缩系数约为100×10^-6，此时，已经饱和且远小于基体棒的磁致伸缩量（＞500×1010^-6）．配方中适当过量稀土，并采取适当的热处理工艺，可望制备高性能的稀土超磁致伸缩材料．     

一种磁致伸缩微位移器机械结构设计探讨

以提高磁致伸缩换能器的电机转换效率为出发点,分析了影响磁致伸缩换能器工作性能的主要因素,讨论了在换能器机械结构设计中应考虑的主要问题和遵循的原则,提出了相应结构参数的确定思路和方法。研究结果对磁致伸缩换能器机械结构的合理设计具有一定的理论指导意义。     

超磁致伸缩换能器磁力耦合固有特性分析

建立了超磁致伸缩换能器弹性支撑连续体磁力耦合模型,从第一类压磁方程出发,利用简化后得出的轴向压磁方程,建立了超磁致伸缩换能器的磁力耦合波动方程,在静态磁场下对换能器的磁力耦合固有特性进行了理论分析,初步确立了超磁致伸缩换能器的磁力耦合固有频率,并与一般连续体纵向振动固有频率进行了分析比较.     

稀土合金材料的进展

综述了稀土合金材料的进展，镍氢电池的生产促进了稀土贮氢合金的发展，近年来，稀土铝合金、稀土镁合金、稀土光磁盘材料和稀土磁致伸缩材料都取得了迅速发展。     

一种稀土换能器的研制

１引言从１９７２年Ｃｌａｒｋ等首先发现二元ＲＦｅ２多晶合金（Ｒ：稀土元素）具有大磁致伸缩发展到现在，人们已经能够生产单晶或晶粒取向的棒材，并开始商品化生产。如美国ＥｄｇｅＴｅｃｈｎｏＬｏｇｉｅｓ公司推出商品牌号Ｔｅｒｆｅｎｏｌ－Ｄ的单晶棒材。因为Ｔｅｒｆｅｎｏｌ－Ｄ的饱和磁致伸缩系数是传统磁致伸缩材料Ｎｉ的４０倍，比Ｐ－４的饱和应变大５～１０倍，其能量密度比Ｐ－４大１５～３０倍，并且Ｔｅｒｆｅｎｏｌ－Ｄ是低声速材料，声速仅１７００ｍ／ｓ。所以稀土超磁致伸缩材料成为一种新型换能材料，被迅速投入到水…     

压电／超磁致伸缩混合式宽带纵振换能器的线性数学模型

压电/超磁致伸缩混合式宽带纵振换能器利用压电材料和超磁致伸缩材料的耦合振动，产生双谐振来获得宽带特性。本文对其进行了线性数学模型的建模分析，得到了换能器空气中的振速分布、谐振频率、导纳曲线及机电等效电路。线性模型的仿真结果与实验测量结果进行了比较，符合较好。     

定向凝固稀土超磁致伸缩材料的制备及组织性能研究

采用自制的高梯度定向凝固装置制备了晶粒取向的稀土超磁致伸缩材料并考察了定向凝固和热处理工艺参数对材料组织、性能的影响规律。在本实验工艺条件下（定向温度１３７０℃），抽拉速度１２ｍｍ／ｍｉｎ，热处理温度９５０℃，保温６ｈ，炉冷）材料的磁致伸缩值可达到１８００ｐｐｍ（压自力１２．５ＭＰａ）。组织分析表明，定向凝固使得材料沿凝固方向形成了［１１０］取向组织从而使磁致伸缩值明显提高，而热处理对性能的进一步     

超磁致伸缩超声换能器结构研究

为了实现大功率、大振幅的超声振动输出,设计了一种新型的超磁致伸缩超声换能器,换能器的形状是一个窗形的结构,用ANSYS软件对设计的超磁致伸缩换能器进行动力学分析,验证了设计方法的有效性。采用ansoft Maxwell软件分别对窗形换能器和棒形换能器进行了磁分析,发现窗形换能器的磁路是一个闭合的磁路,漏磁较少。分别对窗形换能器和棒形换能器的阻抗和振幅进行测量。结果表明,窗形换能器和棒形换能器的谐振频率基本一致,窗形换能器的阻抗比棒形换能器的阻抗要小很多,但是在相同的驱动电压下,窗形换能器的平均振幅大约是棒形换能器平均振幅的1.5倍。窗形换能器的阻抗小、结构紧促、输出振幅大,是未来超磁致伸缩换能器发展的新方向。     

磁致伸缩换能器应用研究进展

文章介绍了磁致伸缩材料的最新研究方向,阐述了磁致伸缩换能器的应用及近年来所取得的最新成果,分析了磁致伸缩换能器与压电陶瓷换能器相比所具有的优点,展望了其未来发展趋势。     

消息报道

世界上直径最大的稀土超磁致伸缩材料研制成功世界上直径最大的稀土超磁致伸缩材料近日研制成功。这款直径为80mm的材料由椒光集团研制,该项目已通过浙江省科技厅组织的新产品鉴定会鉴定。“此技术属国际先进水平。”中科院声学研究所研究员莫喜平说,该产品具有定向度高、磁致伸缩性能好、质量稳定等特点。此前,我国研制的稀土超磁致伸缩材料直径不超过75mm,而国外研制的产品直径不超过65mm。项目负责人李碚介绍,该项目采用真空悬浮熔铸方法进行熔炼,通过系列先进工艺控制、处理,解决了制备大直径超磁致伸缩材料的关键技术问题,生产工艺属“…     

静水压力对超磁致伸缩纵向换能器性能的影响

以超磁致伸缩纵向换能器为对象,开展了静水压力下换能器的性能实验研究,给出了研究结果,并指出了今后工作方向.