稀土巨磁致伸缩材料的特性及应用研究进展

稀土巨磁致伸缩材料优良的特性和广阔的应用前景受到国内外材料及相关领域的专家和学者的重视,被誉为新一代的Smart材料.介绍了稀土巨磁致伸缩材料的特性和性能优势、应用及器件研究进展,展望了稀土巨磁致伸缩材料今后的研究方向和器件开发.     

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。     

稀土超磁致伸缩材料的磁场热处理研究

超磁致伸缩材料是一种先进的能量转换材料,在高新技术和国防军工领域具有重要的应用价值。在概述TbDyFe超磁致伸缩材料的特点及发展现状基础上,重点介绍了<110>取向材料的磁场热处理研究。在实验方面,采用区熔定向凝固技术制备了<110>取向TbDyFe多晶材料,在略高于居里点温度退火时施加磁场,不改变晶体学择优取向和凝固组织,但能调控初始磁畴分布状态,改变服役时的磁矩运动过程,从而改善材料磁致伸缩和力学性能。在模拟研究方面,建立了基于能量最低原理的磁畴旋转模型,模拟了磁热感生各向异性诱导的初始磁矩再取向过程,得到了形成单轴各向异性的临界值;模拟了感生各向异性强弱对磁致伸缩"Jump"效应的影响规律,探讨了磁场热处理对<110>取向晶体磁致伸缩的作用机理。     

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。     

Tb-Ni-Fe超磁致伸缩材料的研究

从超磁致伸缩材料的定义出发,介绍了超磁致伸缩材料的研究现状及应用,阐述了Tb-Ni-Fe超磁致伸缩材料的制备方法及简要分析了实验结果,并根据实验结果推导出成分对超磁致伸缩材料性能的影响,指出了Tb-Ni-Fe超磁致伸缩材料的研究方向.     

TbFe巨磁致伸缩薄膜材料的研究进展

对TbFe巨磁致伸缩薄膜材料的研究进展进行了综述.主要对TbFe巨磁致伸缩薄膜材料的应用前景和提高TbFe巨磁致伸缩薄膜材料的低场磁致伸缩性能的方法进行了总结,指出了TbFe磁致伸缩薄膜研究中存在的主要问题,并对未来的研究方向进行了展望.     

聚合物基磁致伸缩复合材料的研究进展

聚合物基磁致伸缩复合材料是一种新型的功能材料.综述了近年来有关聚合物基磁致伸缩复合材料的研究情况,介绍了磁致伸缩机理、传统的磁致伸缩材料的特点,以及聚合物基磁致伸缩复合材料的产生,总结了聚合物基磁致伸缩复合材料的性能影响因素、制备工艺和应用情况,提出了今后聚合物基磁致伸缩复合材料的研究方向.     

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。     

铁镍基高温磁致伸缩合金研制

介绍了磁致伸缩效应、本质及磁致伸缩材料的应用,并对新型铁镍基高温磁致伸缩合金进行了成分设计和制备,研究表明,新型铁镍基磁致伸缩合金,具有高居里温度,较大的饱和磁致伸缩系数,较小的饱和磁化场,较小的热膨胀系数和良好的力学性能.     

自旋旋转在La(Fe,Al)13超磁致伸缩中的关键作用

磁致伸缩可作为电磁能和机械能之间的高效转换途径,是基础研究以及技术应用等方面重要的材料性能.然而,在其微观成因的理解方面仍然存在挑战,这对磁致伸缩材料的发展非常重要.本文利用原位磁场和温度场下的粉末中子衍射技术首次揭示了自旋旋转对La(Fe,Al)₁₃超磁致伸缩的关键作用. La(Fe,Al)₁₃超磁致伸缩性能是由磁场驱动的倾斜结构磁矩旋转引起的,其中铁磁成分的急剧增加促使晶格内部二十面体伸长,进而产生巨大的磁致伸缩.此外,本文揭示了La(Fe,Al)₁₃精确的倾斜磁结构特征.本研究提供了一种通过磁场诱导自旋旋转途径探索新型磁致伸缩功能材料的策略.     

超磁致伸缩驱动器设计准则的建立

在分析超磁致伸缩材料的工作特性、超磁致伸缩驱动器的基本结构与工作原理的基础上,给出了超磁致伸缩驱动器的设计准则．在所提出的设计准则指导下,开发了用于振动主动控制的超磁致伸缩驱动器,并对其主要特性参数进行了测量．实验结果表明,该驱动器的输出性能达到了设计要求。验证了该设计准则的有效性和实用性．     

基于专利分析的超磁致伸缩材料工程应用趋势

对全球超磁致伸缩材料工程应用领域的专利文献进行检索收集、数据提取,从整体概览、技术分布、专利价值度等方面做了全面分析。通过关键词检索收集专利文献资料,对检索结果完成检全率、检重率验证,得到完整的专利文献资料。经过对专利文献的信息提取和数据处理,从整体概览、专利技术和技术价值等维度进行全面分析,得到全球超磁致伸缩材料工程应用的发展现状和研究进展,对技术发展趋势进行了预测。研究对中国超磁致伸缩材料工程应用领域技术创新及专利策略具有重要意义。     

Dynamic response of the output force of giant magnetostrictive materials

International Journal of Mechanics and Materials in Design - A type of new intelligent micro-deformation material called giant magnetostrictive materials (GMMs) has a wide range of potential...     

Numerical Simulation of Nonlinear Dynamic Responses of Beams Laminated with Giant Magnetostrictive Actuators

This paper presents some simulation results of nonlinear dynamic responses for a laminated composite beam embedded by actuators of the giant magnetostrictive material (Terfenol-D) subjected to external magnetic fields, where the giant magnetostrictive materials utilizing the realignment of magnetic moments in response to applied magnetic fields generate nonlinear strains and forces significantly larger than those generated by other smart materials. To utilize the full potential application of the materials in the function and safety designs, e.g., active control of vibrations, the analysis of dynamic responses is requested in the designs as accurately as possible on the basis of those inherent nonlineary constitutive relations among stain, force and applied magnetic field existed in the materials. Here, a numerical code for the nonlinear vibration of laminated beams is proposed on the basis of a nonlinearly coupling constitutive model which fully behaves for the characteristics what are measured in experiments. It is found from this code that the natural frequency of the laminated beams changes with both the bias magnetic field and the pre-stresses, and the dynamic responses excited by an alternating magnetic field of simple harmonic form display strong nonlinear characteristics, for example, the frequency multiplication and the ultraharmonic resonance phenomena.     

超磁致伸缩薄膜难磁化轴方向动态特性研究

磁场驱动频率高是限制超磁致伸缩薄膜器件推广应用的关键因素之一,研究如何降低超磁致伸缩薄膜器件的磁场驱动频率对超磁致伸缩薄膜器件的推广应用将具有重要意义。在深入分析超磁致伸缩薄膜存在各向异性根本原因的基础上,结合薄膜磁致伸缩过程中磁畴的运动机理,提出只要能够克服超磁致伸缩薄膜中存在的退磁场,低磁场驱动频率下就可在难磁化轴方向获得更为优良动态特性的新思路。通过建立超磁致伸缩薄膜难磁化轴实验系统进行实验研究,结果表明通过施加合适的偏置磁场克服退磁场,可以使薄膜在难磁化轴方向产生响应优良的超谐共振,为低频驱动GMF器件的研制提供了一种新的思路。     

Giant magnetostriction in magnetite nanoparticles

Typically the value of the magnetostrictive coefficient (λ) observed for bulk magnetic materials such as cubic ferrites is 10⁻⁶. However, giant magnetostriction (λ ≤ 10⁻³) is only observed in a few bulk intermetallic materials based on alloys of rare earth and iron such as TbFe, TbFe₂, DyFe₂ and Terefenol-D. While giant magnetostriction is known in nanostructured films, we show for the first time, this phenomenon occurs in magnetic nanoparticles. By using in-field small angle X-ray scattering (SAXS) as a tool, we demonstrate that a 4% relative change in dimension of the particle can be observed in 5.0 nm Fe₃O₄ nanoparticles at room temperature with 1 kG magnetic field. Also, we propose that the observed values are due to interaction effects and magnetoelastic coupling of particle magnetic moments and external magnetic field.     

硬磁/软磁交换弹簧多层膜的研究进展

交换弹簧现象在近几年是国际、国内的研究热点,取得了很大的进展,其中硬磁/软磁交换弹簧多层膜是很有价值的磁性材料.详细叙述了硬磁/软磁交换弹簧多层膜的理论和实验进展,着重讨论了硬磁/软磁交换弹簧多层膜的构造和原理,以及硬磁/软磁交换弹簧多层膜的用途,如巨磁致伸缩、永磁体、磁电阻等.     

Magnetic force control with composite of giant magnetostrictive and piezoelectric materials

We propose a new magnetic force control device, composed of a giant magnetostrictive material (Terfenol-D) and a piezoelectric material (PZT), for coilless magnetic force control. The device uses the inverse magnetostrictive effect, whereby the variation of magnetization of a Terfenol-D rod controlled by PZT is converted to the variation of magnetic force by a magnetic circuit. Because PZT is electrically capacitive, the method has the advantage of low power consumption and low heat generation in static operation. We have fabricated several devices with different geometrical shapes of the rods and magnetic yokes, and we describe their characteristics such as power consumption, heat generation, and response. We discuss a magnetic circuit design strategy that uses the /spl Delta/E effect in magnetostrictive materials to increase the energy conversion efficiency.