稀土超磁致伸缩材料

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本页已使用福昕阅读器进行编辑。福昕软件(C)2005-2007,版权所有，仅供试用。机电工程 20 04年第 2卷第 4期 l Mehncl l tc nier gMaaie o,1 N . 2O cai&Ee r a E g e n gz V l2 o4 04 a c i l n i n

超磁致伸缩材料发展及其应用现状研究邬义杰(浙江大学现代制造工程研究所，浙江杭州 302 ) 107

摘

要：概要地说明了磁致伸缩现象及其机理，回顾了磁致伸缩材料的发展。系统地介绍了国

内外稀土铁系超磁致伸缩材料在各个领城的应用及其开发情况，析了基于该材料的各种应用器剖件原理与结构，并对其性能作了阐述。重点介绍了稀土铁系超磁致伸缩材料在机电工程中的应用， 并对该材料未来的发展及应用领域作了展望。关键词：超磁致伸缩材料；动器；器件致

中图分类号： B 8 T 33

文献标识码： B

文章编号：01 45(040— 05 0 1— 5120)4 05— 5 0

Gin a n t sr cie M a e i l n t p ia i n Ree r h Sat a tM g e o titv tras a d i Ap lc to s a c t e

超磁致伸缩材料的特性及其发展应用

摘要：本文介绍了超磁致伸缩材料独特的性能及其发展历程。通过查阅大量

的资料，阐述了超磁致伸缩材料在各个领域的应用及研究现状，并且对其今后的

应用做了一些展望。

关键词：超磁致伸缩材料；特性；应用

引言

随着科学技术的发展，稀土功能材料在科学领域中的研究和应用愈发重要和

广泛，特别是在国防领域中，因而稀土材料成为了各个国家的战略性资源。我国

近几年更是大力发展各种新型的稀土功能材料，这其中就包括了新型的稀土超磁

致伸缩材料。稀土超磁致伸缩材料的应用非常广泛，对发展有源减震、航天燃料

喷射系统、快速阀门控制、纳米级致动器、新型声纳系统、机器人等高新技术有

着重要的影响[1]。

1 超磁致伸缩材料

1.1 产生磁致伸缩效应的机理

在居里点温度以下时，铁磁材料和亚铁磁材料由于磁化状态的改变，其长度

和体积会发生微小的变化，这种现象称之为磁致伸缩效应，长度的变化是1842

年由焦耳发现，亦统称为焦耳效应或者线性磁致伸缩[2]。由于体积磁致伸缩量非

常小，研究和应用都主要是线性磁致伸缩领域，所以一般的磁致伸缩也就是指线

图1 磁体磁畴在外磁场作用下发生转动

引起磁体尺寸发生变化示意图

Fig.1 The magnetic domain under the

超磁致伸缩材料的特性及其发展应用

摘要：本文介绍了超磁致伸缩材料独特的性能及其发展历程。通过查阅大量

的资料，阐述了超磁致伸缩材料在各个领域的应用及研究现状，并且对其今后的

应用做了一些展望。

关键词：超磁致伸缩材料；特性；应用

引言

随着科学技术的发展，稀土功能材料在科学领域中的研究和应用愈发重要和

广泛，特别是在国防领域中，因而稀土材料成为了各个国家的战略性资源。我国

近几年更是大力发展各种新型的稀土功能材料，这其中就包括了新型的稀土超磁

致伸缩材料。稀土超磁致伸缩材料的应用非常广泛，对发展有源减震、航天燃料

喷射系统、快速阀门控制、纳米级致动器、新型声纳系统、机器人等高新技术有

着重要的影响[1]。

1 超磁致伸缩材料

1.1 产生磁致伸缩效应的机理

在居里点温度以下时，铁磁材料和亚铁磁材料由于磁化状态的改变，其长度

和体积会发生微小的变化，这种现象称之为磁致伸缩效应，长度的变化是1842

年由焦耳发现，亦统称为焦耳效应或者线性磁致伸缩[2]。由于体积磁致伸缩量非

常小，研究和应用都主要是线性磁致伸缩领域，所以一般的磁致伸缩也就是指线

图1 磁体磁畴在外磁场作用下发生转动

引起磁体尺寸发生变化示意图

Fig.1 The magnetic domain under the

第六章 稀土磁泡材料

6.1 磁泡材料的构造和特性

磁泡材料是指在一定外加磁场作用下具有磁泡畴结构的磁性薄膜材料。当外加磁场增加到某一程度时，磁性晶体的一些磁畴便缩成圆柱状，其磁化强度与磁场方向相反，在外磁场作用下可以移动，像一群浮在膜面上的小水泡(称为磁泡)。泡的存在与否对应于信息存贮中的“1”和“0”即可作为存贮器使用。

磁泡存贮器的载体是一磁化矢量垂直于膜面的磁性薄膜，用光刻的方法将坡莫合金薄膜作成适当的形状(如T-I棒)，在平面磁场的驱动下可使磁泡做发生(记录)、传输、分裂、消灭(擦除)和读出等动作，以此来实现磁泡的记录和检测信息的功能。用磁泡作存贮器件的设想是1967年由美国贝尔实验室提出的，它的特点是无机械活动零件、完全固体化、可靠性高，体积小、质量轻，与半导体存贮器相比，具有非易失性，抗辐射、耐恶劣环境、很少需要维修等优点。国外磁泡存贮器已用在军用微机、飞行记录器、终端机、电话交换机、数控机床、机器人等方面。特别是用其制作的记录器，可靠性大为改善，因此解决了卫星、火箭发射和飞行过程中记录器易出故障的问题。中国也将磁泡器件用在导弹飞行记录器中。

作为小型便携式存贮系统，磁泡存贮器具有得天独厚的长处，但由于在记录密度和存取速度上不敌

稀土材料

稀土元素最初是从瑞典产的比较稀少的矿物中发现的，“土”是按当时的习惯，称不溶于水的物质，故称稀土。以稀土元素为材料的叫做稀土材料。

基本介绍

稀土就是化学元素周期表中镧系元素—镧（La）、铈（Ce）、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)，以及与镧系的15个元素密切相关的两个元素—钪（Sc）和钇（Y）共17种元素，称为稀土元素。简称稀土。

稀土元素又称稀土金属。稀土金属已广泛应用于电子、石油化工、冶金、机械、能源、轻工、环境保护、农业等领域。

稀土元素在地壳中丰度并不稀少，只是分布极不均匀，主要集中在中国、美国、印度、前苏联、南非、澳大利亚、加拿大、埃及等几个国家。中国是世界稀土资源储量最大的国家，主要稀土矿有白云鄂博稀土矿、山东微山稀土矿、冕宁稀土矿等等。

材料分类

稀土永磁材料

稀土永磁材料是将钐、钕混合稀土金属与过渡金属（如钴、铁等）组成的合金，用粉末冶金方法压型烧结，经磁场充磁后制得的一种磁性材料。 稀土永磁分钐钴（SmCo）永磁体和钕铁硼（NdFeB）系永磁体，其中SmCo磁体的磁能积在15～30

稀土永磁材料

摘要：本文综述了稀土永磁材料的相关概念，概括其发展背景，介绍了稀土元素的电子结构与稀土永磁材料性能的关系。并对当今国内外的研究现状以及其广阔的应用前景进行了简要说明。同时介绍了稀土永磁材料的典型代表——钕铁硼。系统的描述了钕铁硼永磁材料的生产制备工艺、材料性能特点及其应用前景，并对未来稀土永磁材料的发展进行了现实的展望。 关键词：稀土永磁材料；钕铁硼；材料性能；研究现状；前景

0 引言

磁性功能材料是指具有可利用的磁学性质的材料，目前普遍称之为“磁性材料”。 按照功能分，其可分为：易被外磁场磁化的磁芯材料(软磁性材料)；可发生持续稳定磁场的永磁性材料(硬磁性材料)；通过变化磁化方向进行信息记录的磁记录材料(软磁性材料)；通过光(或热)使磁化强弱发生变化进行记录与再生的光记录材料；在磁场作用下使电阻发生变化的磁致电阻材料；因磁化使尺寸发生变化的磁致伸缩材料；形状可以自由变化的磁性流体等。而稀土永磁材料作为一种功能材料,是指稀土金属和过渡族金属形成的合金经一定的工艺制成的永磁材料。它在电源、交通、机械化工、医疗、电力、电子、信息及日常生活等领域有着广泛的应用。稀土永磁是永磁材料中的佼佼者, 特别是新型稀土永磁材料钕铁硼更是由于其性

浅述稀土发光材料

日新月异的现代技术的发展需要很多新型材料的支持。自从第三次科技浪潮席卷全球以来，新型材料同信息、能源一起，被称为现代科技的三大支柱。新材料的诞生会带动相关产业和技术的迅速发展，甚至会催生新的产业和技术领域。材料科学现已发展成为一门跨学科的综合性学科。根据我国当前及未来发展的实际情况，新材料领域值得注意的新发展方向主要有半导体材料、结构材料、无机发光材料、有机／高分子材料、敏感与传感转换材料、纳米材料、生物材料及复合材料。

1. 稀土发光材料简介

1.1 稀土发光材料的电子组态特征

稀土离子的发光特性来源于其电子构型的特殊性。发射与激发主要源于4f能级间或5d-4f能级间的电子跃迁。研究稀土发光材料，实际是研究4f轨道上与f电子的物理性质相关的材料。

稀土原子和离子的电子组态具有下列特征：

(1) 中性La系原子中，没有4f电子的La (4f0), 4f电子半充满的Gd (4f7)和4f电子全充满的Lu (4f14)都有一个5d电子，即m＝1；此外，Ce原子也有一个5d电子，其他La系原子的 m 都为零。

(2) 对于一个具体的稀土元素，相对于6s和5d电子，4f 电子的能量要低一些，因此6s和5d最容易电离，如果没有5

稀土永磁材料综述

摘 要：磁性材料与我们的生活息息相关，磁性材料经历了从非稀土到稀土发展过程，本文综述了非稀土永磁材料的发展历程和第一代、第二代、第三代稀土永磁材料的发展史、分类、制造工艺及应用，并对稀土永磁材料发展现状做出展望与总结。 关键词：稀土；磁性材料；工艺；应用

Review of rare earth permanent magnet materials

Abstract: Magnetic materials is closely linked with our life,magnetic materials has experienced from non rare earth to rare earth permanent magnetic materials. This paper summarized the development of non rare earth permanent magnetic materials and development history, classification , manufacturing process and application of the first gen

磁导率测量仪JDZ-2型号的使用说明

一、使用步骤： a调“0”

b测量无磁不锈钢

c标定1.22基准模块

三、导磁率测量仪使用说明：

导磁率测量仪工作原理是利用磁通门原理来实现对抗磁材料导磁率的测量，具有操作简单、工作稳定可靠等特点，用于测量抗磁性材料的导磁率。 1 工作原理

线路经振荡、分频、后一方面经功放电路后给探头初级提供激磁电流，另一方面经倍频、移相后为相敏检波器提供相检参考信号，探头输出信号经选频放大后送入相敏检波器对测量信号进 行检波，经有源滤波后送入显示电路。 2 技术指标

2.1 工作电源： AC 220V 50Hz ±10%； 2.2 测量精度： ±2.5%； 2.3 测量范围： 1.00~2.00； 2.4 工作温度： 10~40℃； 2.5 消耗功率： ≤10W;

2.7 测试环境：0~40摄氏度，探头500毫米内无强磁场； 2.8测量方法：紧贴材料，对表面形状没有要求。 3 校准与测试

3.1 接上电源插头，将电源同交流220V接通，打开电源“开关”（仪器背面），使仪器预热30分钟。

3.2插上导磁率探头，测量前首先利用探头自带调零器调零，使仪器指示在正、负零（误差允许±0.0

稀土永磁材料综述

摘 要：磁性材料与我们的生活息息相关，磁性材料经历了从非稀土到稀土发展过程，本文综述了非稀土永磁材料的发展历程和第一代、第二代、第三代稀土永磁材料的发展史、分类、制造工艺及应用，并对稀土永磁材料发展现状做出展望与总结。 关键词：稀土；磁性材料；工艺；应用

Review of rare earth permanent magnet materials

Abstract: Magnetic materials is closely linked with our life,magnetic materials has experienced from non rare earth to rare earth permanent magnetic materials. This paper summarized the development of non rare earth permanent magnetic materials and development history, classification , manufacturing process and application of the first gen