課題：鐵磁材料及磁致伸縮的應(yīng)用研究

研究者（05級(jí)物教<9>班）——田殿鵬（組長(zhǎng)，演講者）張娟娟李蕊霞06年11月23日制作課題：鐵磁材料及磁致伸縮的應(yīng)用研究研究者（05級(jí)物教<9>1鐵磁材料及磁致伸縮的應(yīng)用研究一，鐵磁質(zhì)的定義；二，鐵磁質(zhì)的分類，及其應(yīng)用：三，磁致伸縮的定義及應(yīng)用。鐵磁材料及磁致伸縮的一，鐵磁質(zhì)的定義；21，鐵磁材料是什么？鐵磁質(zhì)是一種性能特異，用途廣泛的磁介質(zhì)。鐵，鈷，鎳及其許多合金以及含鐵的氧化物都屬于鐵磁質(zhì)。鐵、鋼、鎳、鈷等鐵磁材料，沒(méi)有受外磁場(chǎng)的作用時(shí)，其分子電流所產(chǎn)生的合成磁矩在宏觀上等于零，因而不呈現(xiàn)磁性。當(dāng)鐵磁材料被引入外磁場(chǎng)時(shí)，在外磁場(chǎng)的作用下，內(nèi)部分子磁矩排列整齊的過(guò)程稱為磁化。某些鐵磁物質(zhì)一經(jīng)磁化。即使去除外磁場(chǎng)后，仍有很大的剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度，因此被廣泛地應(yīng)用于儀表與微電機(jī)等設(shè)備中用以產(chǎn)生磁場(chǎng)。返回1，鐵磁材料是什么？鐵磁質(zhì)是一種性能特異，用途廣3(1)軟磁材料磁滯回線細(xì)長(zhǎng)，剩磁很小。象軟鐵、坡莫合金、硒鋼片、鐵鋁合金、鐵鎳合金等。

由于軟磁材料磁滯損耗小，適合用在交變磁場(chǎng)中，如變壓器鐵芯、繼電器、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子、定子都是用軟件磁性材料制成。(2)硬磁性材料磁滯回線較粗，剩磁很大，這種材料充磁后不易退磁，適合做永久磁鐵。2，鐵磁材料的分類(1)軟磁材料磁滯回線細(xì)長(zhǎng)，剩磁很小。象軟鐵、坡莫合金、硒鋼4(3)非金屬氧化物----鐵氧體磁滯回線呈矩形，又稱矩磁材料，剩磁接近于磁飽合磁感應(yīng)強(qiáng)度，具有高磁導(dǎo)率、高電阻率。它是由Fe2O3和其他二價(jià)的金屬氧化物（如NiO，ZnO等粉末混合燒結(jié)而成?？勺鞔判杂洃浽?。硬磁性材料如碳鋼、鋁鎳鈷合金和鋁鋼等?？捎迷诖烹娛诫姳?、永磁揚(yáng)聲器、耳機(jī)以及雷達(dá)中的磁控管等。

(3)非金屬氧化物----鐵氧體磁滯回線呈矩形，53,鐵磁材料的應(yīng)用

[1]，當(dāng)前常用的重要硬磁材料主要有：

稀土永磁材料，這是當(dāng)前磁能積最高的一大類永磁材料，以稀土族元素和鐵族元素為主要成分的金屬互化物（又稱金屬間化物）。我國(guó)研制和生產(chǎn)的釹鐵硼稀土合金就是永磁材料。金屬永磁材料。這是一大類發(fā)展和應(yīng)用都較早的以鐵和鐵族元素（如鎳，鈷等）為為重要組元的合金型永磁材料，主要有鋁鎳鈷（AlNiCo）系和鐵鉻鈷（FeCrCo）系兩大類永磁合金。鋁鎳鈷系合金永磁性能和成本屬于中等，發(fā)展較早，性能隨化學(xué)成分和制造工藝而變化的范圍較寬，故應(yīng)用范圍也較廣。3,鐵磁材料的應(yīng)用[1]，當(dāng)前常用的重要硬磁材料主要有：6鐵鉻系永磁合金的特點(diǎn)是永磁性能中等，但其力學(xué)性能可進(jìn)行各種機(jī)械加工及冷熱的塑性變形，可以制成管狀，片狀或線狀永磁材料而供多種特殊應(yīng)用。

鐵氧體永磁材料。這是以Fe203為主要組元的復(fù)合氧化物強(qiáng)磁材料（狹義）和有序材料如反鐵磁材料（廣義）。其特點(diǎn)是電阻率高，特別有利于在高頻和微波應(yīng)用。

[2]，當(dāng)前常用的軟磁材料主要有：鐵—硅系軟磁材料，常稱硅剛片，是電機(jī)工業(yè)廣泛使用的磁性材料。

鐵鉻系永磁合金的特點(diǎn)是永磁性能中等，但其力學(xué)性能可進(jìn)行各種機(jī)7

鐵--鎳系軟磁合金是磁導(dǎo)率和矯頑力低的性能良好的軟磁材料，有著廣泛的應(yīng)用。鐵氧體軟磁材料，其突出優(yōu)點(diǎn)是電阻率極高，可以在高頻率或超高頻率使用，在通信和多種電子學(xué)器件中有著重要的應(yīng)用。

返回

鐵--鎳系軟磁合金是磁導(dǎo)率和矯頑力低的性能良好81，什么是磁致伸縮原理？磁致伸縮：磁性材料被磁化時(shí)，其各個(gè)方向的長(zhǎng)度將會(huì)發(fā)生微小的變化（伸長(zhǎng)或縮短），這種現(xiàn)象稱為磁致伸縮。不同的磁性物質(zhì)磁致伸縮的長(zhǎng)度是不同的。磁致伸縮技術(shù)原理是利用兩個(gè)不同磁場(chǎng)相交產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)變脈沖信號(hào)，然后計(jì)算這個(gè)信號(hào)被探測(cè)所需的時(shí)間周期，從而換算出準(zhǔn)確的位置。

1，什么是磁致伸縮原理？磁致伸縮：磁性材料被磁化時(shí)，92，磁致伸縮材料的分類：

具有顯著磁致伸縮效應(yīng)的磁性材料稱為磁致伸縮材料。已實(shí)用的磁致伸縮材料分為3類：

（1）金屬磁致伸縮材料。其飽和磁化強(qiáng)度較高，力學(xué)性能好，可承受較高的功率，但電阻率低，不適用于高頻段。常用的有鐵基合金、鎳基合金。（2）鐵氧體磁致伸縮材料。其飽和磁化強(qiáng)度較低，材料的氣隙率影響其力學(xué)性能，故不能承受較高功率，但電阻率高，可用于高頻段。（3）巨磁致伸縮材料。其磁致伸縮系數(shù)（材料在磁場(chǎng)力作用下產(chǎn)生的伸縮量與材料原長(zhǎng)度之比）遠(yuǎn)高于常規(guī)材料，耦合系數(shù)也高；缺點(diǎn)是所需磁化場(chǎng)強(qiáng)高。磁致伸縮材料可用于制造超聲和水聲換能2，磁致伸縮材料的分類：具有顯著磁致伸縮效應(yīng)的磁性10器件，如超聲探傷器、超聲鉆頭、回聲探測(cè)器等；用于制造電信器件，如振蕩器、濾波器、諧波發(fā)生器等；也可用于制造自動(dòng)控制器件及測(cè)量和傳感器件。目前磁致伸縮智能材料的主流是稀土磁致伸縮材料，稀土超磁致伸縮材料是近期才發(fā)展起來(lái)的一種新型功能材料。這種材料在電磁場(chǎng)的作用下可以產(chǎn)生微變形或聲能，也可以將微變形或聲能轉(zhuǎn)化為電磁能。在國(guó)防、航空航天和高技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用極為廣泛，如聲納與水聲對(duì)抗換能器、線性馬達(dá)、微位移驅(qū)動(dòng)（如飛機(jī)機(jī)翼和機(jī)器人的自動(dòng)調(diào)控系統(tǒng)），噪聲與振動(dòng)控制系統(tǒng)、海洋勘探與水下通訊、超聲技術(shù)（醫(yī)療、化工、制藥、焊接等）、燃油噴射系統(tǒng)等領(lǐng)域。它具有磁致伸縮值大，機(jī)械響應(yīng)速度快和功率密度高特點(diǎn)。

器件，如超聲探傷器、超聲鉆頭、回聲探測(cè)器等；用于制造電信器件113，磁致伸縮智能材料的主要用途是：（1）由于稀土超大磁致伸縮材料比傳統(tǒng)材料在性能上有了驚人的提高，所以在電器、家電、通訊器材、電腦等生產(chǎn)領(lǐng)域，稀土磁致伸縮材料逐漸取代了傳統(tǒng)的磁致伸縮材料和電致伸縮材料，使產(chǎn)品升級(jí)和更新?lián)Q代更加容易。

（2）由于稀土超大磁致伸縮材料的獨(dú)特的性能，特別是在應(yīng)用領(lǐng)域里呈現(xiàn)出的重要使用價(jià)值，越來(lái)越受到人們的普遍關(guān)注，可被用于開(kāi)發(fā)新一代的元器件，如廣泛應(yīng)用于精密控制系統(tǒng)（如油料控制、司服儀、導(dǎo)彈發(fā)射控制裝置等），聲光發(fā)射系統(tǒng)（如信號(hào)處理、聲納掃描、超聲、水聲等），以及換能器、

3，磁致伸縮智能材料的主要用途是：（1）由于稀土超大磁12驅(qū)動(dòng)器等等的開(kāi)發(fā)。

對(duì)于磁致伸縮智能材料的應(yīng)用，目前，美國(guó)位居各國(guó)之首，其成功標(biāo)志在于開(kāi)發(fā)出了一系列用于軍事目的的尖端產(chǎn)品，如美國(guó)已成功地將其應(yīng)用于艦艇水下聲納探測(cè)系統(tǒng)以及導(dǎo)彈發(fā)射控制裝置等。但是我國(guó)對(duì)磁致伸縮智能材料新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)還處于起步階段，但也已呈現(xiàn)出良好的發(fā)展勢(shì)頭。如中國(guó)長(zhǎng)江水利委員會(huì)應(yīng)用這種材料，開(kāi)發(fā)出了大功率巖體聲波探測(cè)器，應(yīng)用于三峽工程和地球物理勘探；遼河油田應(yīng)用這種材料，開(kāi)發(fā)出了井下物理法采油裝量；東北大學(xué)和大連理工大學(xué)應(yīng)用這種材料，擬在進(jìn)給和精密定位方面進(jìn)行聯(lián)合開(kāi)發(fā)。驅(qū)動(dòng)器等等的開(kāi)發(fā)。

對(duì)于磁致伸縮智能材料的應(yīng)用，目前，美134，磁致伸縮的應(yīng)用實(shí)例：（1）磁致伸縮液位儀：

隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，高新技術(shù)在各行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，高科技含量的磁致伸縮液位傳感器，應(yīng)用于各類儲(chǔ)罐的液位測(cè)量。該種液位儀具有精度高、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、安裝方便等特點(diǎn)。因此，廣泛應(yīng)用于石油、化工等液位測(cè)量領(lǐng)域，并逐漸取代了其它傳統(tǒng)的傳感器，成為液位測(cè)量中的精品。+4，磁致伸縮的應(yīng)用實(shí)例：（1）磁致伸縮液位儀：

隨著科學(xué)14（2）MTS磁致伸縮位移傳感器：高精度、多種規(guī)格、長(zhǎng)行程、非接觸式測(cè)量

模塊組裝、堅(jiān)固耐用

敏感元件平均無(wú)故障時(shí)間（MTBF）長(zhǎng)達(dá)23年

真正的絕對(duì)位置輸出、無(wú)需重新標(biāo)定或定期維修，適用于高溫、高壓、高振蕩及空間狹小環(huán)境

安裝方便、快捷，不需定期標(biāo)定和維護(hù)

冶金工業(yè)連鑄、冷熱軋、AGC控制、模件成型等，（2）MTS磁致伸縮位移傳感器：高精度、多種規(guī)格、長(zhǎng)行程、非15水電行業(yè)閥位、渦輪機(jī)和調(diào)速器控制等

港口機(jī)械、集裝箱管理等

伺服液壓汽缸、油缸活塞位置反饋或預(yù)置

注塑機(jī)模板定位與監(jiān)測(cè)

鑄鍛機(jī)床位移控制

木材加工定位控制水電行業(yè)閥位、渦輪機(jī)和調(diào)速器控制等

港口機(jī)械、16鳴謝：感謝老師的指導(dǎo)以及各位組員的大力合作！感謝各位同學(xué)的觀看！返回鳴謝：返回17課題：鐵磁材料及磁致伸縮的應(yīng)用研究

研究者（05級(jí)物教<9>班）——田殿鵬（組長(zhǎng)，演講者）張娟娟李蕊霞06年11月23日制作課題：鐵磁材料及磁致伸縮的應(yīng)用研究研究者（05級(jí)物教<9>18鐵磁材料及磁致伸縮的應(yīng)用研究一，鐵磁質(zhì)的定義；二，鐵磁質(zhì)的分類，及其應(yīng)用：三，磁致伸縮的定義及應(yīng)用。鐵磁材料及磁致伸縮的一，鐵磁質(zhì)的定義；191，鐵磁材料是什么？鐵磁質(zhì)是一種性能特異，用途廣泛的磁介質(zhì)。鐵，鈷，鎳及其許多合金以及含鐵的氧化物都屬于鐵磁質(zhì)。鐵、鋼、鎳、鈷等鐵磁材料，沒(méi)有受外磁場(chǎng)的作用時(shí)，其分子電流所產(chǎn)生的合成磁矩在宏觀上等于零，因而不呈現(xiàn)磁性。當(dāng)鐵磁材料被引入外磁場(chǎng)時(shí)，在外磁場(chǎng)的作用下，內(nèi)部分子磁矩排列整齊的過(guò)程稱為磁化。某些鐵磁物質(zhì)一經(jīng)磁化。即使去除外磁場(chǎng)后，仍有很大的剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度，因此被廣泛地應(yīng)用于儀表與微電機(jī)等設(shè)備中用以產(chǎn)生磁場(chǎng)。返回1，鐵磁材料是什么？鐵磁質(zhì)是一種性能特異，用途廣20(1)軟磁材料磁滯回線細(xì)長(zhǎng)，剩磁很小。象軟鐵、坡莫合金、硒鋼片、鐵鋁合金、鐵鎳合金等。

由于軟磁材料磁滯損耗小，適合用在交變磁場(chǎng)中，如變壓器鐵芯、繼電器、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子、定子都是用軟件磁性材料制成。(2)硬磁性材料磁滯回線較粗，剩磁很大，這種材料充磁后不易退磁，適合做永久磁鐵。2，鐵磁材料的分類(1)軟磁材料磁滯回線細(xì)長(zhǎng)，剩磁很小。象軟鐵、坡莫合金、硒鋼21(3)非金屬氧化物----鐵氧體磁滯回線呈矩形，又稱矩磁材料，剩磁接近于磁飽合磁感應(yīng)強(qiáng)度，具有高磁導(dǎo)率、高電阻率。它是由Fe2O3和其他二價(jià)的金屬氧化物（如NiO，ZnO等粉末混合燒結(jié)而成?？勺鞔判杂洃浽Ｓ泊判圆牧先缣间?、鋁鎳鈷合金和鋁鋼等?？捎迷诖烹娛诫姳怼⒂来艙P(yáng)聲器、耳機(jī)以及雷達(dá)中的磁控管等。

(3)非金屬氧化物----鐵氧體磁滯回線呈矩形，223,鐵磁材料的應(yīng)用

[1]，當(dāng)前常用的重要硬磁材料主要有：

稀土永磁材料，這是當(dāng)前磁能積最高的一大類永磁材料，以稀土族元素和鐵族元素為主要成分的金屬互化物（又稱金屬間化物）。我國(guó)研制和生產(chǎn)的釹鐵硼稀土合金就是永磁材料。金屬永磁材料。這是一大類發(fā)展和應(yīng)用都較早的以鐵和鐵族元素（如鎳，鈷等）為為重要組元的合金型永磁材料，主要有鋁鎳鈷（AlNiCo）系和鐵鉻鈷（FeCrCo）系兩大類永磁合金。鋁鎳鈷系合金永磁性能和成本屬于中等，發(fā)展較早，性能隨化學(xué)成分和制造工藝而變化的范圍較寬，故應(yīng)用范圍也較廣。3,鐵磁材料的應(yīng)用[1]，當(dāng)前常用的重要硬磁材料主要有：23鐵鉻系永磁合金的特點(diǎn)是永磁性能中等，但其力學(xué)性能可進(jìn)行各種機(jī)械加工及冷熱的塑性變形，可以制成管狀，片狀或線狀永磁材料而供多種特殊應(yīng)用。

鐵氧體永磁材料。這是以Fe203為主要組元的復(fù)合氧化物強(qiáng)磁材料（狹義）和有序材料如反鐵磁材料（廣義）。其特點(diǎn)是電阻率高，特別有利于在高頻和微波應(yīng)用。

[2]，當(dāng)前常用的軟磁材料主要有：鐵—硅系軟磁材料，常稱硅剛片，是電機(jī)工業(yè)廣泛使用的磁性材料。

鐵鉻系永磁合金的特點(diǎn)是永磁性能中等，但其力學(xué)性能可進(jìn)行各種機(jī)24

鐵--鎳系軟磁合金是磁導(dǎo)率和矯頑力低的性能良好的軟磁材料，有著廣泛的應(yīng)用。鐵氧體軟磁材料，其突出優(yōu)點(diǎn)是電阻率極高，可以在高頻率或超高頻率使用，在通信和多種電子學(xué)器件中有著重要的應(yīng)用。

返回

鐵--鎳系軟磁合金是磁導(dǎo)率和矯頑力低的性能良好251，什么是磁致伸縮原理？磁致伸縮：磁性材料被磁化時(shí)，其各個(gè)方向的長(zhǎng)度將會(huì)發(fā)生微小的變化（伸長(zhǎng)或縮短），這種現(xiàn)象稱為磁致伸縮。不同的磁性物質(zhì)磁致伸縮的長(zhǎng)度是不同的。磁致伸縮技術(shù)原理是利用兩個(gè)不同磁場(chǎng)相交產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)變脈沖信號(hào)，然后計(jì)算這個(gè)信號(hào)被探測(cè)所需的時(shí)間周期，從而換算出準(zhǔn)確的位置。

1，什么是磁致伸縮原理？磁致伸縮：磁性材料被磁化時(shí)，262，磁致伸縮材料的分類：

具有顯著磁致伸縮效應(yīng)的磁性材料稱為磁致伸縮材料。已實(shí)用的磁致伸縮材料分為3類：

（1）金屬磁致伸縮材料。其飽和磁化強(qiáng)度較高，力學(xué)性能好，可承受較高的功率，但電阻率低，不適用于高頻段。常用的有鐵基合金、鎳基合金。（2）鐵氧體磁致伸縮材料。其飽和磁化強(qiáng)度較低，材料的氣隙率影響其力學(xué)性能，故不能承受較高功率，但電阻率高，可用于高頻段。（3）巨磁致伸縮材料。其磁致伸縮系數(shù)（材料在磁場(chǎng)力作用下產(chǎn)生的伸縮量與材料原長(zhǎng)度之比）遠(yuǎn)高于常規(guī)材料，耦合系數(shù)也高；缺點(diǎn)是所需磁化場(chǎng)強(qiáng)高。磁致伸縮材料可用于制造超聲和水聲換能2，磁致伸縮材料的分類：具有顯著磁致伸縮效應(yīng)的磁性27器件，如超聲探傷器、超聲鉆頭、回聲探測(cè)器等；用于制造電信器件，如振蕩器、濾波器、諧波發(fā)生器等；也可用于制造自動(dòng)控制器件及測(cè)量和傳感器件。目前磁致伸縮智能材料的主流是稀土磁致伸縮材料，稀土超磁致伸縮材料是近期才發(fā)展起來(lái)的一種新型功能材料。這種材料在電磁場(chǎng)的作用下可以產(chǎn)生微變形或聲能，也可以將微變形或聲能轉(zhuǎn)化為電磁能。在國(guó)防、航空航天和高技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用極為廣泛，如聲納與水聲對(duì)抗換能器、線性馬達(dá)、微位移驅(qū)動(dòng)（如飛機(jī)機(jī)翼和機(jī)器人的自動(dòng)調(diào)控系統(tǒng)），噪聲與振動(dòng)控制系統(tǒng)、海洋勘探與水下通訊、超聲技術(shù)（醫(yī)療、化工、制藥、焊接等）、燃油噴射系統(tǒng)等領(lǐng)域。它具有磁致伸縮值大，機(jī)械響應(yīng)速度快和功率密度高特點(diǎn)。

器件，如超聲探傷器、超聲鉆頭、回聲探測(cè)器等；用于制造電信器件283，磁致伸縮智能材料的主要用途是：（1）由于稀土超大磁致伸縮材料比傳統(tǒng)材料在性能上有了驚人的提高，所以在電器、家電、通訊器材、電腦等生產(chǎn)領(lǐng)域，稀土磁致伸縮材料逐漸取代了傳統(tǒng)的磁致伸縮材料和電致伸縮材料，使產(chǎn)品升級(jí)和更新?lián)Q代更加容易。

（2）由于稀土超大磁致伸縮材料的獨(dú)特的性能，特別是在應(yīng)用領(lǐng)域里呈現(xiàn)出的重要使用價(jià)值，越來(lái)越受到人們的普遍關(guān)注，可被用于開(kāi)發(fā)新一代的元器件，如廣泛應(yīng)用于精密控制系統(tǒng)（如油料控制、司服儀、導(dǎo)彈發(fā)射控制裝置等），聲光發(fā)射系統(tǒng)（如信號(hào)處理、聲納掃描、超聲、水聲等），以及換能器、

3，磁致伸縮智能材料的主要用途是：（1）由于稀土超大磁29驅(qū)動(dòng)器等等的開(kāi)發(fā)。

對(duì)于磁致伸縮智能材料的應(yīng)用，目前，美國(guó)位居各國(guó)之首，其成功標(biāo)志在于開(kāi)發(fā)出了一系列用于軍事目的的尖端產(chǎn)品，如美國(guó)已成功地將其應(yīng)用于艦艇水下聲納探測(cè)系統(tǒng)以及導(dǎo)彈發(fā)射控制裝置等。但是我國(guó)對(duì)磁致伸縮智能材料新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)還處于起步階段，但也已呈現(xiàn)出良好的發(fā)