新型功能材料--磁致伸缩材料

供稿|乔 祎, 李纪恒, 朱 洁, 包晓倩, 高学绪 / QIAO Yi, LI Ji-heng, ZHU Jie, BAO Xiao-qian, GAO Xue-xu

内容导读

磁致伸缩材料是一种重要的功能材料,当改变外磁场时磁致伸缩材料的长度及体积均会发生变化,反之当材料发生变形或受力时材料内部的磁场也会随之发生变化.它具有电磁能和机械能相互转换的功能,是声呐换能器的重要材料,在大桥桥梁减震、油井探测、海洋探测与开发、高精度数字机床、微位移传感器、高保真音响等方面有着广泛的用途.

特性

磁致伸缩材料(图1)的重要特点是具有磁致伸缩效应--即磁体在外磁场中被磁化时,其长度及体积均发生变化的现象[1],它由焦尔发现,所以又称焦尔效应.稍后,维拉里又发现了磁致伸缩的逆效应,即铁磁体在发生变形或受到应力的作用时会引起材料磁场发生变化的现象,这种现象也称为铁磁体的压磁现象.

图1 磁致伸缩材料

磁致伸缩效应可分为线磁致伸缩和体积磁致伸缩,其中长度的变化称为线性磁致伸缩,体积的变化称为体积磁致伸缩.在绝大部分磁性体中,体积磁致伸缩很小,实际的用途也很少,因此大量的研究工作和磁致伸缩材料的应用主要集中在线磁致伸缩领域,因而通常讨论的磁致伸缩是指线磁致伸缩.使用材料长度的变化量与原长度的比值λ,也就是磁致伸缩系数来表示磁致伸缩量的大小,它的单位是ppm(10-6),即百万分之一,伸缩范围通常为几十到几千ppm.磁致伸缩量虽然用肉眼无法观察到,但却在换能器……