[发明专利]一种高性能环形粘结稀土超磁致伸缩材料及其制备方法和装置

说明书

技术领域：

本发明涉及稀土磁性功能材料及制备技术，具体是一种高性能环形粘结稀土超磁致伸缩材料及其制备方法和装置。

背景技术：

稀土-铁系超磁致伸缩材料(Giant Magnetostrictive Material，GMM)是美国海军研究所A.E.Clark等人首先研制开发出来的新型功能材料。典型的GMM为稀土元素(Tb)，镝(Dy)和过渡金属铁(Fe)组成的三元金属间化合物TbDyFe，常用的成分为Tb_0.3Dy_0.7Fe_1.95，商品牌号为Terfenol-D。与传统的声学材料压电陶瓷(PZT)或Ni、C等磁致伸缩材料相比，GMM具有更加优异的性能。在室温下就具有巨大的磁致伸缩应变，应变量高达1500～2000×10^-6，为压电陶瓷的几倍，Ni、C的几十倍，具有高的能量密度(14000～25000J/m³)和高的能量转化效率。此外GMM还具有低场磁致伸缩大、软磁性好、磁各向异性抵消、声速低等特点，同时其居里温度高达600～700K。因此，Terfenol-D在水声换能器、大功率执行器、控制器、有源消振以及力、位移传感器等方面得到了越来越广泛的应用。GMM在各方面表现出来的优异性能，使得稀土超磁致伸缩材料的生产和应用被普遍认为将是二十一世纪新的经济增长点。我国稀土资源丰富，在世界上储量第一，因而对此材料的研究将会更富有理论意义和实际意义。

为克服Terfenol-D棒材脆性大、加工困难、高频磁场作用时材料发热等缺点，近几年又提出了基于超磁致伸缩合金的聚合物粘结复合材料GMPC(Giant Magnetostrictive PowderComposite)，可以极其有效地克服上述缺点，虽然由于非磁致伸缩的粘结性胶的加入会降低材料的磁致伸缩性能，然而其它性能则得到极大的改善。由于在复合材料中绝缘性胶的加入包围了Terfenol-D颗粒，割断了材料中的涡流，降低了损耗，因而其高频性能可得到极大的提高；除此以外，GMPC还有很多优越的性能：(1)提高了材料的机械强度；(2)由于固化时候本身会产生预应力，可以减少甚至省掉预加载荷；(3)GMPC中的GMM含量的减少及工艺的简单化可以降低成本；(4)GMPC可以加工成任意形状；(5)其磁致伸缩性能可以与GMM抗衡。

瑞典的L.Sandlund最先采用高聚物粘结法制备超磁致伸缩复合材料(参见文献：耿雪霏.粘结Terfenol-D复合材料的制备工艺[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学2000)，牌号为MAGMEK91，与常规的Terfenol-D棒材的性能比较如表1所示：

表1GMPC(MAGMEK91)及常规的Terfenol-D棒材(MAGMEK86)的性能比较