智能磁性材料及其应用

3.3 稀土超磁致伸缩材料[1, 5]

3.3.1 磁致伸缩与稀土超磁致伸缩材料

在外加磁场作用下，材料的尺寸和体积发生改变的效应称为磁致伸缩效应。具有磁致伸缩效应的材料即称为磁致伸缩材料，而最具实际用途的是尺寸发生改变的线磁致伸缩材料，其特征参数是饱和磁致伸缩系数λs、饱和磁化强度Ms、机电耦合系数K。

磁致伸缩材料可作为智能驱动器、应力(应变)传感器得以应用。而具有高灵敏度特性则是驱动器、传感器的必备条件。比一般磁致伸缩材料的磁致伸缩系数(效应)高一个数量级，具有更大应变或更宽适用温度范围的磁致伸缩材料如Terfenol-D(Tb0.27Dy0.73Fe2)，即称为超(大)磁致伸缩材料(Giant Magnetostrictive Materials, GMSM)，其λs=30×10－6。目前具有高磁致伸缩系数的金属与合金大体分为三类：

(1)传统材料

K=0.6。所以这种具有超磁致伸缩的材料称为稀土-铁系超磁致伸缩材料，它最具实用价值。

3.3.2 稀土超磁致伸缩材料的智能化应用

(1)性能优势

以Terfenol-D为代表的稀土超磁致伸缩材料作为一种新的高效磁(电)能-机械(声)能转换材料，其性能远远优于压电陶瓷(PZT)等其他材料，表1是Torfenol-D、Ni和PZT的物理性能比较。可见Terfenol-D材料的磁弹性、声学力学、磁电热性能呈现出明显的优势，因此将其作成换能器则具有大位移、强力、大功率、精密控制、快响应、高可靠、磁(电)-机转换效率高、频带宽、能量供应简单等优点，所以在智能化应用方面有着广阔的前景。

(2)智能化应用