課題：鐵磁材料及磁致伸縮的應用研究

研究者（05級物教<9>班）——田殿鵬（組長，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用研究研究者（05級物教<9>1鐵磁材料及磁致伸縮的應用研究一，鐵磁質的定義；二，鐵磁質的分類，及其應用：三，磁致伸縮的定義及應用。鐵磁材料及磁致伸縮的一，鐵磁質的定義；21，鐵磁材料是什么？鐵磁質是一種性能特異，用途廣泛的磁介質。鐵，鈷，鎳及其許多合金以及含鐵的氧化物都屬于鐵磁質。鐵、鋼、鎳、鈷等鐵磁材料，沒有受外磁場的作用時，其分子電流所產生的合成磁矩在宏觀上等于零，因而不呈現(xiàn)磁性。當鐵磁材料被引入外磁場時，在外磁場的作用下，內部分子磁矩排列整齊的過程稱為磁化。某些鐵磁物質一經磁化。即使去除外磁場后，仍有很大的剩余磁感應強度，因此被廣泛地應用于儀表與微電機等設備中用以產生磁場。返回1，鐵磁材料是什么？鐵磁質是一種性能特異，用途廣3(1)軟磁材料磁滯回線細長，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，適合用在交變磁場中，如變壓器鐵芯、繼電器、電動機轉子、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長，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強度，具有高磁導率、高電阻率。它是由Fe2O3和其他二價的金屬氧化物（如NiO，ZnO等粉末混合燒結而成?？勺鞔判杂洃浽?。硬磁性材料如碳鋼、鋁鎳鈷合金和鋁鋼等?？捎迷诖烹娛诫姳怼⒂来艙P聲器、耳機以及雷達中的磁控管等。

(3)非金屬氧化物----鐵氧體磁滯回線呈矩形，53,鐵磁材料的應用

[1]，當前常用的重要硬磁材料主要有：

稀土永磁材料，這是當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）。我國研制和生產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，性能隨化學成分和制造工藝而變化的范圍較寬，故應用范圍也較廣。3,鐵磁材料的應用[1]，當前常用的重要硬磁材料主要有：6鐵鉻系永磁合金的特點是永磁性能中等，但其力學性能可進行各種機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用。

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

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

鐵鉻系永磁合金的特點是永磁性能中等，但其力學性能可進行各種機7

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

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鐵--鎳系軟磁合金是磁導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，其各個方向的長度將會發(fā)生微小的變化（伸長或縮短），這種現(xiàn)象稱為磁致伸縮。不同的磁性物質磁致伸縮的長度是不同的。磁致伸縮技術原理是利用兩個不同磁場相交產生一個應變脈沖信號，然后計算這個信號被探測所需的時間周期，從而換算出準確的位置。

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

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

（1）金屬磁致伸縮材料。其飽和磁化強度較高，力學性能好，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。其飽和磁化強度較低，材料的氣隙率影響其力學性能，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)（材料在磁場力作用下產生的伸縮量與材料原長度之比）遠高于常規(guī)材料，耦合系數(shù)也高；缺點是所需磁化場強高。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的磁性10器件，如超聲探傷器、超聲鉆頭、回聲探測器等；用于制造電信器件，如振蕩器、濾波器、諧波發(fā)生器等；也可用于制造自動控制器件及測量和傳感器件。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)展起來的一種新型功能材料。這種材料在電磁場的作用下可以產生微變形或聲能，也可以將微變形或聲能轉化為電磁能。在國防、航空航天和高技術領域應用極為廣泛，如聲納與水聲對抗換能器、線性馬達、微位移驅動（如飛機機翼和機器人的自動調控系統(tǒng)），噪聲與振動控制系統(tǒng)、海洋勘探與水下通訊、超聲技術（醫(yī)療、化工、制藥、焊接等）、燃油噴射系統(tǒng)等領域。它具有磁致伸縮值大，機械響應速度快和功率密度高特點。

器件，如超聲探傷器、超聲鉆頭、回聲探測器等；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、電腦等生產領域，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，使產品升級和更新?lián)Q代更加容易。

（2）由于稀土超大磁致伸縮材料的獨特的性能，特別是在應用領域里呈現(xiàn)出的重要使用價值，越來越受到人們的普遍關注，可被用于開發(fā)新一代的元器件，如廣泛應用于精密控制系統(tǒng)（如油料控制、司服儀、導彈發(fā)射控制裝置等），聲光發(fā)射系統(tǒng)（如信號處理、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驅動器等等的開發(fā)。

對于磁致伸縮智能材料的應用，目前，美國位居各國之首，其成功標志在于開發(fā)出了一系列用于軍事目的的尖端產品，如美國已成功地將其應用于艦艇水下聲納探測系統(tǒng)以及導彈發(fā)射控制裝置等。但是我國對磁致伸縮智能材料新產品的開發(fā)還處于起步階段，但也已呈現(xiàn)出良好的發(fā)展勢頭。如中國長江水利委員會應用這種材料，開發(fā)出了大功率巖體聲波探測器，應用于三峽工程和地球物理勘探；遼河油田應用這種材料，開發(fā)出了井下物理法采油裝量；東北大學和大連理工大學應用這種材料，擬在進給和精密定位方面進行聯(lián)合開發(fā)。驅動器等等的開發(fā)。

對于磁致伸縮智能材料的應用，目前，美134，磁致伸縮的應用實例：（1）磁致伸縮液位儀：

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

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

模塊組裝、堅固耐用

敏感元件平均無故障時間（MTBF）長達23年

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

安裝方便、快捷，不需定期標定和維護

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、長行程、非15水電行業(yè)閥位、渦輪機