[發明專利]一種高性能環形粘結稀土超磁致伸縮材料及其制備方法和裝置

無效

• 申請號: 200810073443.8
• 申請日: 2008-01-26
• 公開（公告）號: CN101220437A
• 公開（公告）日: 2008-07-16
• 發明（設計）人: 江民紅;顧正飛;成鋼;周懷營
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: C22C30/00
• 分類號: C22C30/00;B22F3/02;H01L41/16
• 代理公司: 桂林市華杰專利事務所有限責任公司
• 代理人: 羅玉榮

技術領域：

本發明涉及稀土磁性功能材料及制備技術，具體是一種高性能環形粘結稀土超磁致伸縮材料及其制備方法和裝置。

背景技術：

稀土-鐵系超磁致伸縮材料(Giant?Magnetostrictive?Material，GMM)是美國海軍研究所A.E.Clark等人首先研制開發出來的新型功能材料。典型的GMM為稀土元素(Tb)，鏑(Dy)和過渡金屬鐵(Fe)組成的三元金屬間化合物TbDyFe，常用的成分為Tb_0.3Dy_0.7Fe_1.95，商品牌號為Terfenol-D。與傳統的聲學材料壓電陶瓷(PZT)或Ni、C等磁致伸縮材料相比，GMM具有更加優異的性能。在室溫下就具有巨大的磁致伸縮應變，應變量高達1500～2000×10^-6，為壓電陶瓷的幾倍，Ni、C的幾十倍，具有高的能量密度(14000～25000J/m³)和高的能量轉化效率。此外GMM還具有低場磁致伸縮大、軟磁性好、磁各向異性抵消、聲速低等特點，同時其居里溫度高達600～700K。因此，Terfenol-D在水聲換能器、大功率執行器、控制器、有源消振以及力、位移傳感器等方面得到了越來越廣泛的應用。GMM在各方面表現出來的優異性能，使得稀土超磁致伸縮材料的生產和應用被普遍認為將是二十一世紀新的經濟增長點。我國稀土資源豐富，在世界上儲量第一，因而對此材料的研究將會更富有理論意義和實際意義。

為克服Terfenol-D棒材脆性大、加工困難、高頻磁場作用時材料發熱等缺點，近幾年又提出了基于超磁致伸縮合金的聚合物粘結復合材料GMPC(Giant?Magnetostrictive?PowderComposite)，可以極其有效地克服上述缺點，雖然由于非磁致伸縮的粘結性膠的加入會降低材料的磁致伸縮性能，然而其它性能則得到極大的改善。由于在復合材料中絕緣性膠的加入包圍了Terfenol-D顆粒，割斷了材料中的渦流，降低了損耗，因而其高頻性能可得到極大的提高；除此以外，GMPC還有很多優越的性能：(1)提高了材料的機械強度；(2)由于固化時候本身會產生預應力，可以減少甚至省掉預加載荷；(3)GMPC中的GMM含量的減少及工藝的簡單化可以降低成本；(4)GMPC可以加工成任意形狀；(5)其磁致伸縮性能可以與GMM抗衡。

瑞典的L.Sandlund最先采用高聚物粘結法制備超磁致伸縮復合材料(參見文獻：耿雪霏.粘結Terfenol-D復合材料的制備工藝[D].哈爾濱：哈爾濱工業大學2000)，牌號為MAGMEK91，與常規的Terfenol-D棒材的性能比較如表1所示：

表1GMPC(MAGMEK91)及常規的Terfenol-D棒材(MAGMEK86)的性能比較