3-5稀土磁致伸缩.ppt

在NdFeB永磁材料中如果用C代替B会是什么样的？所有的稀土元素与铁和硼均可形成REFeB化合物，其中钕铁硼均可制成有实用意义的永磁材料。钕铁硼化合物类金属硼等元素的添加对四方相钕铁硼的形成起决定性作用。实验结果表明，不含硼的Nd-Fe合金由a-Fe和NdFe相组成。当硼摩尔分数增加到4%时，NdFe相消失，开始出现钕铁硼相。当硼摩尔分数增加到7%时，a-Fe相消失，合金由钕铁硼和富钕以及富硼相组成。随硼含量增加，富硼相的数量有所增加。有碳取代硼原子亦可形成钕铁碳化合物，其晶体结构与钕铁硼的相同。NdFeC化合物亦具有相当高的内禀磁性，但由于其形成困难，同时在高温区要分解，因此不能用来制备有实际意义的永磁材料。硅与碳虽然有相同的原子价，但硅的原子半径比硼的原子半径大得多，因而硅只能取代铁原子晶位而不能取代硼原子晶位。在SmCo5的750℃回火效应中，提到反铁磁性第七节稀土超磁致伸缩材料magne-tostriction超磁致伸缩材料（GMM）是19世纪70年代迅速发展起来的新型功能材料，是由焦耳发现的物理现象。目前已被视为21世纪提高国家高科技综合竞争力的战略性功能材料。GMM器件的性能已被证明优于压民陶瓷换能材料，在军民两用高科技领域具有难以估量的应用前景。优点：GMM在室温下机械能－电能转换率高、能量密度大、响应速度高、可靠性好、驱动方式简单应用：迄今已有1000多种GMM器件问世，应用面涉及航空航天、国防军工、电子、机械、石油、纺织、农业等诸多领域，大大促进了相关产业的技术进步。例如大功率GMM换能器用于油井处理，可降低石油粘度，改善流动特性，大大提高石油产量。RE-GMM未来发展领域：在国防军工及航空航天业，应用于水下舰艇移动通讯、探/检测系统、声音模拟系统、航空飞行器、地面运载工具和武器等；电子工业及高精度自动控制等技术行业，用GMM制造的微位移驱动器可用于机器人、超精密机械加工、各种精密仪器和光盘驱动器等；海洋科学及近海工程业，用于海流分布、水下地貌、地震预报等的勘测装置和用于发射及接收声讯号的大功率低频声纳系统等；机械、纺织业及汽车制造业，可用于自动刹车系统、燃料/注入喷射系统和高性能微型机械功率源等；大功率超声波、石油业及医疗业，用于超声化学、超声医疗技术、助听器和大功率换能器等。此外，还可用于振动机械、建筑机械及焊接装置、高保真音响等许多领域。一、概述定义：铁磁材料和亚铁磁材料，在外磁场被磁化时，其长度和体积都要发生变化，而失去外磁场后，又恢复原来长度或体积，这种现象称为磁致伸缩。磁致伸缩材料主要分4大类：1.过渡族金属与合金：Fe、Ni合金，Ni－Co，Ni－Co－Cr和铁基合金Fe－Ni，Fe－Al，Fe－Co－V等。2.重稀土金属合金：Tb0.6Dy0.4合金3.稀土与过渡金属间化合物：REFe3,RE5Fe23,RE2Fe17,TbNi0.4Fe1.64.锕系金属化合物稀土与过渡金属，如Fe，Co等的二元或三元合金则具有巨大的磁致伸缩值，高于非稀土的近百倍。稀土磁致伸缩材料主要是稀土－铁系金属间化合物，这类材料具有比铁、镍大得多的磁致伸缩值，并且机械响应快、功率密度高，所以可广泛应用于声纳系统、大功率超声器件、精密控制系统、各种阀门、驱动器等，是一种具有广阔发展前景的稀土功能材料。二、磁致伸缩效应和机理1.线磁致伸缩：当材料在磁化时，伴有晶格的自发的晶格变形，即沿着磁化方向生长或缩短，称为线磁致伸缩。变化的数量级为10－6～10－5.当磁体发生线磁致伸缩时，体积几乎不变，而只改变磁体的外形。在磁化未达到饱和状态时，主要是磁体长度变化产生线磁致伸缩。2.体积磁致伸缩：当材料在磁化状态改变时，体积发生膨胀或收缩的现象。饱和磁化以后，主要是体积变化产生体积磁致伸缩。（一般磁体中体积磁致伸缩很小，实际用途也很少，在测量和研究中，所以一般磁致伸缩都指的是线磁致伸缩）。正负磁致伸缩：当未加外加磁场时，磁畴的磁化方向是随机的；加上外磁场后，通过畴壁的运动和磁化方向的转动，最终大量的磁畴的磁化方向将倾向平行于磁场。如果畴内磁化强度方向是自发形成的长轴，则材料在外场方向将伸长，这时正磁致伸缩。如果磁化强度方向是自发形变的短轴，则材料在外场方向将缩短，这是负磁致伸缩。磁致伸缩机理当材料的磁化状态发生改变时，其自身的形状和体积要发生变化，以使总能量达到最小。磁致伸缩一般起源于下列集中作用：（1）当材料的晶格发生畸变时，其交换能也随之变化，晶格的排列总是选择一种能量最低的位置。这种晶格畸变可以是各向同性的，也可以是各向异性的。（2）原子的磁偶极距之间的相互作用也能引起磁致伸缩。（各向异性的）（3）由原子的轨道和晶场的相互作用及自旋－轨道相互作用而引起的磁致伸缩。（各向异性）（大磁致伸缩的主要来源）一般所说的磁致伸缩指的是场致