超磁致伸缩材料

在磁性体被磁化时,其外形尺寸会发生变化,此现象称为磁致伸缩。以前,这一磁致伸缩只有10~(-6)～10~(-5)左右,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100～1000倍的合金材料。人们将这种具有极大磁致伸缩的材料称为超磁致伸缩材料。这种超磁致伸缩材料受到了人们的极大关注,其新的应用领域在不断开拓。     

超磁致伸缩棒磁场强度建模及线圈优化分析

超磁致伸缩棒上的磁场强度对超磁致伸缩致动器(GMA)至关重要,因其幅值和上升、下降时间直接影响致动器的输出力和响应时间.建立电压到磁场强度的模型,并提出较合理的线圈优化方案.将线圈充、放电过程简化为一阶RL线性电路的暂态过程,计算得到线圈电流,并根据线圈电流建立超磁致伸缩棒上的磁场强度模型.由模型可知,致动器尺寸有限制时,棒上磁场强度的优化应主要考虑线圈匝数;通过分析线圈匝数对磁场强度稳态值、上升时间和下降时间的影响确定匝数的取值范围.向线圈施加不同频率和幅值的方波电压信号,得到的模型曲线与测得的实验结果相吻合,从而验证了模型的正确性.     

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．     

超磁致伸缩薄膜研究进展

综述了近几年国内外超磁致伸缩单层膜、多层膜的研究进展;介绍了超磁致伸缩薄膜的制备方法与性能表征;论述了TbDyFe单层薄膜的磁致伸缩和磁学性能以及其成分、应力、热处理、衬底温度等性能的影响因素;详述了超磁致伸缩多层膜组成和结构类型;讨论了热处理、磁场诱导和单层膜厚对多层膜在低场下磁致伸缩和磁学性能的影响,评述和展望了超磁致伸缩薄膜的国内外研发应用现状和发展趋势.     

垂向动磁式压电振动能量收集器建模及实验研究

该研究展示了一种垂向动磁式压电振动能量收集器,利用垂向磁铁的非线性力改善了单一悬臂梁的收集性能;为了对该结构进行设计分析与参数优化,建立了集总参数理论模型,利用仿真对多种模式进行了研究。聚焦于低频排斥模式,利用实验开展进一步研究;使用铝合金与压电纤维材料MFC搭建了实验平台,并验证了系统的能量收集性能。实验结果表明,该结构能够有效优化能量收集性能,且在误差允许范围内,数值仿真可有效预测结构性质;基于仿真及实验,对结构中的磁铁间距及磁感应强度参数进行研究并进行了最优化,在最优化参数下带宽可提高40.6%,峰值功率可提高42.7%。     

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.     

超磁致伸缩换能器磁滞模型研究

本文主要阐述了超磁滞伸缩换能器的自由能磁滞模型,着重分析了该自由能磁滞模型的特点,巧妙地提出了能高效地实现此自由能磁滞模型的数值实现方法,通过与已有文献的计算数据和实验数据对比表明本文所提出的数值实现方法在提高计算效率的同时保证了计算精度.     

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。     

《533》轴向取向稀土超磁致伸缩合金棒的制备与性能

利用非自耗真空电弧熔炼炉,通过恰当控制熔炼温度和热流方向,成功生长了具有<533>轴向取向的多晶稀土-铁系超磁致伸缩合金棒材.对其磁致伸缩性能测试结果表明,所制备的棒材具有较高的磁致伸缩应变,在0MPa压应力、400 kA·m-1的磁场下,其轴向饱和磁致伸缩系数λ//达1045×10-6,饱和磁致伸缩系数As为856×10-6.X射线衍射结果表明,该材料在轴向主要有(533)强衍射峰,同时还具有(311),(110)等弱峰;径向则有(110),(220),(311),(511)等衍射峰,但各峰强度均很弱,证明该方向上的取向性不如轴向.另外,本实验还对超磁致伸缩材料的磁滞同线进行了测试分析.     

超磁致伸缩稀土换能器测量系统

本文介绍了一种超磁致伸缩稀土换能器测量系统，并应用此系统对超磁致伸缩稀土换能器进行了测试，得到了满意的结果。     

稀土超磁致伸缩材料微位移机构综合实验研究

研究了稀土超磁致伸缩材料（Ｔｂ０．２７Ｄｙ０．７３）Ｆｅｌ．９（商品名为Ｔｅｒｆｅｎｏｌ－Ｄ）微型移机构的设计方法,建立了基于Ｔｅｒｆｅｎｏｌ－Ｄ棒的高速强力微位移机构的动态响应科技司模型,对该模型进行了计算机仿真,并与实验结果进行了比较、分析,给出了该机构的力特性、热特性,这些对基于Ｔｅｒｆｅｎｏｌ－Ｄ的产品真有重要的参考价值。     

Fe-Ga合金超磁致伸缩薄膜的研究进展

Fe-Ga合金超磁致伸缩薄膜(GMF)具有比Terfenol-D薄膜和块体Fe-Ga合金更加优越的性能,因此,对Fe-Ga GMF的研究已日益受到人们的重视。综述了目前国内外对Fe-Ga GMF的研究现状及发展趋势。主要总结了制备工艺对Fe-Ga GMF的成分、显微结构和磁致伸缩性能的影响,以及目前人们对磁畴结构和磁致伸缩系数的本构方程的研究结果。指出了Fe-Ga GMF要走向实用化必须解决的基础科学问题。     

超磁致伸缩薄膜执行器的模型建立

超磁致伸缩材料的研究已有几十年的历史,其制备工艺已比较成熟,并己实现了工业化生产及应用,但超磁致伸缩薄膜器件的理论建模及计算机模拟研究却鲜见报道,因此有必要开展磁致伸缩薄膜的计算机模拟工作,建立物理机制清晰、可应用于工程实际的数学模型,从而为薄膜器件的实际应用提供理论指导.建立了超磁致伸缩薄膜的磁-机械强耦合模型,并且进行了理论推导,应用无单元Galerkin方法进行数值计算,并与实验值进行比较,对模型的正确性进行了验证.     

超磁致伸缩合金TbDyFe的晶体生长过程

用超高温度梯度真空悬浮区熔定向凝固法制备了TbDyFe超磁致伸缩合金,研究了TbDyFe合金的晶体生长方式、轴向择优取向和磁致伸缩性能.结果表明:用悬浮区熔法可制备出轴向择优取向为<110>方向和<113>方向的TbDyFe合金;在20MPa的预应力和5l7.5kA·m-1的磁场下,取向为<110>和<113>的合金样品的磁致伸缩系数分别为l.8×10-3和1.6×10-3.随着生长速度的增大,TbDyFe合金由小晶面生长方式向非小晶面生长方式转变;使用取向为<110>或<113>的晶粒作籽晶,能加快晶粒的择优竞争生长,有利于<110>方向或<113>方向的轴向择优取向的形成;高温退火能不同程度地提高合金的磁致伸缩性能.     

微振动主动隔振平台的超磁致伸缩驱动器设计

对三自由度微振动主动隔振平台的基础器件--超磁致伸缩驱动器（GMA）和放大机构进行结构参数的优化设计。基于对GMA系统从能量输入到输出整个过程的电-磁-机械耦合特性分析,提出了结构的能量损耗率最小的优化方法。结构参数优化后的GMA能量损耗率仅为优化前的0.34倍。将优化结果带入驱动系统动力学模型,优化后的位移响应幅值增大为优化前的2.28倍,初始时刻的冲击加速度响应减小为优化前的0.11倍。仿真结果表明基于能量损耗率最小的超磁致伸缩驱动系统的优化设计方法有效,设计结果满足微振动隔振平台对GMA及放大机构的驱动稳定性、驱动效率、驱动幅值的设计要求。     

圆筒状超磁致伸缩致动器磁场研究与仿真

为设计圆筒状超磁致伸缩致动器(GMA),采用基于磁路的方法对圆筒状超磁致伸缩材料(GMM)内的磁场强度进行计算,基于Maxwell软件建立了圆筒状GMA的3D模型并对磁路结构中各部件尺寸及GMA筒内构件的磁导率对磁场的影响进行了仿真研究。结果表明:在闭合的磁路结构中,对于给定的线圈匝数和激励电流,GMM筒中磁场强度大小受GMM筒轴向长度影响较大且为负相关。磁场均匀性方面,影响较大的是穿过圆筒状GMA构件的磁导率和导磁环轴向长度,二者均与磁场不均匀度正相关。     

超磁致伸缩多层悬臂梁的场致弯曲

利用四参量模型系统研究了由超磁致伸缩（GMS）薄膜材料制备的多层悬臂梁的弯曲问题，其中包括GMS/NMS（非磁衬底）、GMS/GMS、GMS/NMS，GMS等悬臂梁体系．针对此3类悬臂梁研究了它们的弯曲挠度等弯曲特性与构成悬臂梁的各种参数的关系，为进一步设计和优化新型悬臂梁体系给出了一些建议性结论．计算结果表明，GMS/GMS双层悬臂梁，其挠度最大值总是大于具有相同几何结构的其它悬臂梁体系。当在悬臂梁系统中需要使用非磁衬底时，较软而且较薄的衬底有益于得到更大的弯曲挠度，相比之下，两层薄膜较硬，因此薄膜不宜过厚．两层磁致伸缩材料的最优厚度比主要由两层材料的弹性模量比决定，即较软的薄膜需有较大的厚度。由于弯曲后悬臂梁自由端位移向下．因此较硬的磁致伸缩薄膜2（沉积在衬底下表面上的薄膜）有益于增加GMS/NMS/GMS3层悬臂梁的挠度．     

超磁致伸缩微位移致动器的研究

 基于超磁致伸缩材料的磁致伸缩特性设计了一种用于微位移驱动的致动器．分析了致动器工作磁场的组成，计算了线圈的工作电流，并以此为依据设计了稳流电源．分析结果表明，设计的稳流电源满足工作要求；线圈提供的工作磁场能够保证超磁致伸缩棒工作在线性区域。     

反应堆用磁致伸缩材料设计

简要介绍了磁致伸缩现象及几类常见的磁致伸缩材料,并对反应堆用磁致伸缩材料做了详尽的设计;特别是对磁致伸缩材料的抗辐照性能、磁致伸缩性能及高温性能做了详尽地分析.     

低场高性能稀土超磁致伸缩材料

所属领域 新材料领域 项目简介 国家“863”支持项目采用一种新的制造技术，制造〈110〉轴向取向多晶棒材，在5MPa预应力和5000e磁场下的磁致伸缩系数达／／=950～1150ppm，重复性好，一致性高，工艺易于控制，成品率高。已获国家发明专利，拥有自主知识产权。