超磁致伸缩材料

摘要： 电控喷油器用致动器的性能,对喷油器喷油特性以及发动机工作性能具有重大影响。探讨了应用超磁致伸缩材料作为换能元件的超磁致伸缩致动器在电控喷油器中的应用现状。首先,介绍了超磁致伸缩致动器的发展背景;其次,简要介绍了超磁致伸缩材料的作用机理、优良特性以及超磁致伸缩致动器的结构原理;然后,将电控喷油器按照致动器通电工作方式、驱动方式的不同进行分类,系统梳理了超磁致伸缩致动器应用于电控喷油器的研究现状;最后,展望了电控喷油器用致动器的发展方向。

摘要： 为减小超磁致伸缩换能器在高频工作时的设计误差并抑制涡流损耗,基于解析法设计了一种新型超磁致伸缩换能器,利用表观弹性法求出换能器的等效弹性常数,计算了换能器的共振频率,利用有限元软件对换能器进行动力学分析,并对换能器的稀土棒进行涡流损耗分析;进一步研制了换能器的样机,并进行阻抗测试。结果表明:未处理稀土棒的涡流损耗主要集中于外径表面,切片后稀土棒的涡流损耗减小了67.98%;根据表观弹性法计算的换能器共振频率与有限元计算、实验测试结果基本一致,而基于一维纵向理论求得换能器的共振频率与实验测试结果相差较大。

摘要： 为提高测量电流的实时性和准确性,设计了适用于振动、应变、磁场和温度等多物理场的GMM-FBG光学电流传感器。分析了光纤布拉格光栅(FBG)的光学传感特性,构建了超磁致伸缩材料(GMM)的一维非线性模型和磁热耦合模型。组合封装GMM和FBG的传感探头,构建磁路系统和解调系统,校正了传感器的相位误差,设计并实现了GMM-FBG光学电流传感器实物。分析了温度特性,从不同磁场方向进行电流响应实验,验证了温度补偿方法。GMM-FBG光学电流传感器取消了温度换算,降低了计算量,实现了传感器的温度补偿,提高了实时测量精度。该研究面向数字化、智能化的复杂电力系统,为新型光学电流传感器的开发与优化提供了技术参考。

摘要： 振动能量采能装置为大规模的MEMS设备网络摆脱传统物理连接和电源维护的限制提供了可能,但传统振动能量采能装置大多采用单一换能器的单一采能模块,存在采能效率提升难度大、环境适应性差等缺陷,因此需要推动传统采能模式向多种换能器协同采能的复合模式转变.从超磁致伸缩材料的优异特性出发,整理归纳了目前基于超磁致伸缩材料的振动能量复合采能装置的研究现状,并根据复合采能模式的不同,将基于超磁致伸缩材料的复合采能装置进一步分为磁致伸缩/压电型和磁致伸缩/电磁型.梳理了不同类型振动能量复合采能装置的发展脉络,展望了基于超磁致伸缩材料的振动能量复合采能装置的发展方向及应用前景.分析结果研究人员对超磁致伸缩材料振动能量复合采能装置发展脉络的系统性理解提供了参考,也为复合采能装置结构及理论创新提供了参考.

摘要： 根据声速与材料弹性常量之间满足的克里斯托菲尔方程,利用超声脉冲法测量了超磁致伸缩材料中超声波沿不同方向传播的声速,计算出超磁致伸缩材料的弹性常量.利用电磁铁激发均匀的外磁场,测量了超磁致伸缩材料中超声波沿不同方向传播的声速与外磁场的关系,研究了超磁致伸缩材料的弹性常量随外磁场的变化规律.通过对传统固体介质声速测量实验内容的扩展与升级,不仅加深了学生对超声脉冲法测量声速原理的理解,还使传统的实验项目焕发了新的生命力.

摘要： 为实现对摆式隔/减振系统摆线长度的微应变控制,继而为摆式隔振系统隔振一体化奠定基础,基于超磁致伸缩材料(GMM)设计了复合石英摆线.该复合摆线将GMM的磁致伸缩应变转换成轴向应力施加于摆丝上,使摆丝发生轴向形变.提出了磁控溅射镀膜与复合粘贴两种制备复合摆线的方法,并对比分析了复合石英摆线在磁场作用下的应变机理和应变特性.

摘要： 以设计一款能长期工作且最大工作位移为50μm、最大输出力为2 kN的新型超磁致伸缩作动器为目的.在分析超磁致伸缩作动器结构及工作原理的基础上,对关键参数进行设计.选取超磁致伸缩材料的最佳预压应力,通过计算确定超磁致伸缩棒的几何参数;同时,为提高作动器的工作效率,对电磁线圈进行优化设计以及关键参数进行分析.利用MATLAB、ANSYS对其进行仿真分析.实验表明,所设计的作动器满足设计要求.其研究结果对超磁致伸缩作动器的结构设计及相关理论计算具有参考价值.

摘要： 为了辐射更高的声功率,大功率超磁致伸缩电声换能器常采用多根超磁致伸缩棒材组合的结构,从而辐射更高声功率.现有的阻抗分析方式一般将超磁致伸缩棒材视作均匀一致的个体进行计算,然而该材料所采用的定向凝固制备方法存在固有缺陷,导致材料性能一致性不高,因此将棒材性能均匀化处理的阻抗分析并不准确.该文首先利用有限元仿真展示四根棒材参数互异所带来的阻抗影响.在使用分布参数法进行阻抗分析的基础上,进一步考虑每个棒材不同位置参数的差异.然后将棒材按单位长度进行微分,探究棒材不同位置参数互异带来的影响,以相同参数所占微元进行积分求和,进而分析得到换能器整体的阻抗.通过与传统集总参数模型和实验数据的拟合效果进行对比,可知该文所提出阻抗分析方法更准确,对换能器的设计有重要的指导意义.

摘要： 该文提出了一种具有温度补偿作用的高灵敏度光纤磁场传感器,利用波长解调技术研究传感器的磁场和温度响应特性、重复性、指向性及可逆性等.该传感器是由一段单模光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,FBG)和非本征法布里珀罗干涉腔(extrinsic Fabry-Pérot interferometer,EFPI)构成,其中,EFPI由多模光纤(multimode fiber,MMF)和单模光纤(single mode fiber,SMF)构成,并固定于铽镝铁(Terfenol-D)棒材的轴向微型槽内,微型槽通过激光微加工技术制得.Terfenol-D材料具有高效磁致伸缩性能,在外加磁场作用下易发生形变并改变EFPI腔长,通过监测干涉光谱漂移实现磁场的高灵敏度探测,同时利用FBG的温度敏感特性进行温度补偿,实现温度和磁场的同时测量.实验结果表明,在0～ 100 mT磁场范围内磁场灵敏度为1.2278 nm/mT,且具有良好的重复性和方向性;FBG和EFPI温度灵敏度分别为0.0082 nm/°C和2.6963 nm/°C,具有很好的稳定性.

摘要： 为了实现大功率、大振幅的超声振动输出,设计了一种新型的超磁致伸缩超声换能器,换能器的形状是一个窗形的结构,用ANSYS软件对设计的超磁致伸缩换能器进行动力学分析,验证了设计方法的有效性.采用ansoft Maxwell软件分别对窗形换能器和棒形换能器进行了磁分析,发现窗形换能器的磁路是一个闭合的磁路,漏磁较少.分别对窗形换能器和棒形换能器的阻抗和振幅进行测量.结果表明,窗形换能器和棒形换能器的谐振频率基本一致,窗形换能器的阻抗比棒形换能器的阻抗要小很多,但是在相同的驱动电压下,窗形换能器的平均振幅大约是棒形换能器平均振幅的1.5倍.窗形换能器的阻抗小、结构紧促、输出振幅大,是未来超磁致伸缩换能器发展的新方向.

摘要： 利用超磁致伸缩材料的压磁效应开展新型非接触式扭矩测量方法的设计研究,为最终实现一种对被测轴系基本没有改动、只需贴附一层敏感材料的非接触式扭矩测量方法建立先期研究基础,进而为航空器动力轴输出扭矩的实时、在线测量提供一种有效手段.

摘要： 本项目针对装甲传动系统动态扭矩的测量需求,重点开展基于超磁致伸缩材料和无线遥感技术相结合的适合装甲传动系统动态扭矩测量的实用新型传感器的研究,以适应装甲车辆的实时在线动态扭矩测量要求,突破狭窄空间、振动和噪声干扰大、信号屏蔽及传输困难条件下动态扭矩测试仪研制的关键技术.

摘要： 将超磁致伸缩材料（GMM）与光纤光栅（FBG）相结合的光电式电流互感器是取代传统电磁式互感器的一个重要方案。GMM属于铁磁材料，其磁滞特性对测量结果有较大影响，对GMM的磁滞回线模型能否进行准确的分析研究决定了电流互感器设计方案的成功与否。基于此提出了一种磁滞回线模型建立的新方法，根据实际磁滞回线进行理论验证，仿真结果与实际数据符合较好，表明此方法是可行的。

摘要： 基于超磁致伸缩材料设计了一种超声换能器,推导了超声振子的频率方程,并且用Ansys有限元软件对换能器的关键部件进行了动力学分析,得到了关键部件的模态和谐响应特性,验证了设计方法的可行性.对振动系统进行了静态磁场和谐波磁场分析,结果表明:增加磁回路中导磁材料的磁导率可以增加超磁致伸缩棒的轴向磁场强度和磁场均匀度,但当材料的相对磁导率大于1000时,轴向磁场强度和磁场均匀度的增加幅度逐渐趋于平衡;在高频激励下,超磁致伸缩棒呈现出了严重的趋肤效应,严重限制了其驱动性能,必须对超磁致伸缩棒进行处理.

摘要： 本文重点研究了以超磁致伸缩材料为负载、基于磁耦合谐振式无线供电的电磁-机械共振系统传输功率问题.通过矢量阻抗分析,获取超磁致伸缩材料的阻抗特性,进而从等效电路的角度研究系统传输功率与线圈距离、偏角度、横向位移及工作频率之间的关系,得到功率的表达式.通过Matlab仿真,发现传输功率对频率比较敏感,在谐振频率下,系统获得的传输功率最大,且传输距离最大.在传输距离较小情况下,横向位移可提高系统的传输功率.在偏角度较小情况下,传输功率下降较缓慢.

摘要： 超磁致伸缩材料是一种新型的功能材料,它具有很复杂的磁机耦合现象-压磁特性。在不同的磁场和压应力的作用下,材料的杨氏模量会发生显著变化,不能做常量来处理。本文建立一种新的模型用来研究在不同偏置磁场和应力共同作用下,磁致伸缩棒杨氏模量所受到的影响。模型计算结果与实验结果符合较好,表明所建立不同磁场和应力下Terfenol-D棒杨氏模量变化的模型是有效的。

摘要： 稀土超磁致伸缩材料Terfenol-D是近些年国内外新兴起的一种换能器驱动材料，磁致伸缩系数比传统镍或压电材料大10～30倍，此外还具有能量密度高、响应速度快、声速低等特点，此种材料制成的换能器很适合于远程声纳和其他低频水声系统中应用。本文将利用通过换能器的纵振动和前盖板的弯曲振动进行耦合拓宽换能器工作频带的原理，采用超磁致伸缩材料Terfenol-D作为驱动材料，设计一个低频、宽带、大功率的稀土纵振换能器。

摘要： 介绍了超磁致伸缩材料的基本特性，论述了超磁致伸缩直线驱动器工作原理及构成方法，并对超磁致伸缩直线驱动器的发展进行了研究。

摘要： 智能材料以其特殊性能和优异性能在现代工业中得到迅速而广泛的应用。这篇文章主要介绍了超磁致伸缩材料、压电材料、电流变液、磁流变液、形状记忆合金的基本原理及其在液压控制中的应用和发展前景。

摘要： 采用真空电弧炉炼制出成分为x(Tb0.15Ho0.85Fe2)+(1-x)(Tb0.3Dy0.7Fe2)(x=0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,0.9)的样品,并在真空中进行1000°C保温1天,950°C保温5天的热处理。比较金相照片与x射线衍射图谱,样品组织中包含ReFe3相,并以ReFe2为基体。随着Ho含量的增加,ReFe3量有所减少。热处理有利于ReFe3的减少,但没有完全去除。对热处理后样品进行差热分析(DTA),确定了样品的包晶温度。

摘要： 本发明涉及一种超磁致伸缩超声换能器、单激励超磁致伸缩超声椭圆振动刀柄和超声加工系统。超磁致伸缩超声换能器包括：导磁套筒、前导磁盖、后导磁盖、线圈骨架、超磁致伸缩棒、前导磁块和后导磁块；线圈骨架设置于导磁套筒内，线圈骨架上缠绕有可叠加直流电流的励磁线圈；前导磁盖、后导磁盖分别设置在导磁套筒的前、后端上与线圈骨架之间配合形成容纳腔；前导磁块、超磁致伸缩棒和后导磁块沿由前至后的方向顺次设置在容纳腔中与前导磁盖、后导磁盖和所述导磁套筒配合构成磁回路，超磁致伸缩棒上沿周向均匀设置有多个用于灌注绝缘胶的切缝，切缝沿所述超磁致伸缩棒的径向分布并贯穿超磁致伸缩棒的前、后端面。

摘要： 本发明公开了双棒型超磁致伸缩换能器，包括两根并列的超磁致伸缩棒，每根超磁致伸缩棒的棒身均绕有线圈，两根超磁致伸缩棒的一端通过上导磁片连接，上导磁片远离线圈的一端设有后盖板，两根超磁致伸缩棒的另一端通过下导磁片连接，还包括轴向固定装置，轴向固定装置依次将上导磁片、两根超磁致伸缩棒、下导磁片轴向固定；本发明的换能器解决了漏磁的问题，还增设一些散热结构，保证换能器高效稳定工作；本发明还公开了安装上述换能器的主轴，该主轴也解决了漏磁的问题，同时增设有一些通气孔、排气槽等结构，将换能器在工作过程中产生的热量及时散出，保证主轴的工作效率。

摘要： 本发明提供了一种制备稀土磁致伸缩棒材的方法，包括熔炼、定向凝固和热处理三个过程，所述定向凝固包括如下过程：(1)将熔炼坩埚内熔炼好的磁致伸缩合金熔液浇入保温装置内的石英管内；(2)启动下拉过程，置于下拉杆底座上的石英管随下拉杆垂直向下移动，向下移动过程由三个时间段组成，每个时间段内设定不同的下拉进程；(3)石英管在向下移动的过程中，石英管内的合金熔液逐渐凝固，当石英管完全移出保温装置后，下拉过程完成，最终合金熔液形成具有一定织构的稀土磁致伸缩棒材。此外还提供了该方法制备的稀土磁致伸缩棒材。稀土磁致伸缩棒材结晶性能好；同时上、中、下不同部位材料磁致伸缩系数的波动范围较小，最低仅为18ppm。

摘要： 本发明涉及一种超磁致伸缩超声换能器、单激励超磁致伸缩超声椭圆振动刀柄和超声加工系统。超磁致伸缩超声换能器包括：导磁套筒、前导磁盖、后导磁盖、线圈骨架、超磁致伸缩棒、前导磁块和后导磁块；线圈骨架设置于导磁套筒内，线圈骨架上缠绕有可叠加直流电流的励磁线圈；前导磁盖、后导磁盖分别设置在导磁套筒的前、后端上与线圈骨架之间配合形成容纳腔；前导磁块、超磁致伸缩棒和后导磁块沿由前至后的方向顺次设置在容纳腔中与前导磁盖、后导磁盖和所述导磁套筒配合构成磁回路，超磁致伸缩棒上沿周向均匀设置有多个用于灌注绝缘胶的切缝，切缝沿所述超磁致伸缩棒的径向分布并贯穿超磁致伸缩棒的前、后端面。

摘要： 本发明公开了双棒型超磁致伸缩换能器，包括两根并列的超磁致伸缩棒，每根超磁致伸缩棒的棒身均绕有线圈，两根超磁致伸缩棒的一端通过上导磁片连接，上导磁片远离线圈的一端设有后盖板，两根超磁致伸缩棒的另一端通过下导磁片连接，还包括轴向固定装置，轴向固定装置依次将上导磁片、两根超磁致伸缩棒、下导磁片轴向固定；本发明的换能器解决了漏磁的问题，还增设一些散热结构，保证换能器高效稳定工作；本发明还公开了安装上述换能器的主轴，该主轴也解决了漏磁的问题，同时增设有一些通气孔、排气槽等结构，将换能器在工作过程中产生的热量及时散出，保证主轴的工作效率。

摘要： 测量稀土超磁致伸缩材料磁致伸缩应变的系统及其方法，该方包括：搭接测量稀土超磁致伸缩材料磁致伸缩应变的系统；测量超磁致伸缩棒退磁前的剩磁；在不同退磁电流频率和幅值下，产生不同的退磁初始磁场，对超磁致伸缩棒退磁；测量不同退磁电流频率和退磁初始磁场对应的磁通密度下超磁致伸缩棒退磁后的剩磁；计算不同退磁电流频率和退磁初始磁场对应的磁通密度下超磁致伸缩棒的退磁效率；选取退磁效率满足要求的退磁电流频率和退磁初始磁场对应的磁通密度范围，对超磁致伸缩棒退磁；测量退磁后超磁致伸缩棒的磁致伸缩应变。还包括测量稀土超磁致伸缩材料磁致伸缩应变的系统。本发明磁致伸缩应变测量的重复性得到显著提高，提高了测量的精确度。

摘要： 本发明属于金属材料领域，涉及一种利用气相充氢方法改善(Tb，Dy)Fe2超磁致伸缩材料的磁致伸缩性能的方法。其特征在于：采用定向凝固择优取向为[110]的Tb0.3Dy0.73Fe1.95多晶材料，所用Tb0.3Dy0.73Fe1.95样品为棒状，对样品进行气相充氢：首先将棒状样品放入密封充氢室中；然后对密封充氢室进行抽真空，真空度约为10Pa，接着对密封充氢室用氢气进行清洗；清洗好后充入氢气进行气相充氢；充氢条件：氢压0.1～10atm，温度20～300°C，充氢时间分别为1～24h。对制备好的(Tb，Dy)Fe2超磁致伸缩材料或器件在室温下进行气相充氢，不仅设备简单工艺条件容易控制，而且可有效提高材料的磁致伸缩性能，尤其是低磁场下的磁致伸缩性能。

摘要： 本发明揭示一种超磁伸缩材料,它是将稀土类元素及过渡金属元素为主成分的合金作为母合金,使氮以间隙型固溶在该母合金中形成的。氮例如以0.01～2.5质量%范围引入母合金中。氮添加处理在600°C以下的温度范围实施。减少磁致伸缩合金中存在的氮化合物量,使氮化合物的含氮量相对于合金中的总氮量的比值按质量比在0.05以下。由此能够维持良好的磁致伸缩特性及和机械特性,能够提高居里温度且重复性好。采用熔液急冷薄片材料的超磁致伸缩材料沿柱状晶体生长方向即厚度方向层叠,在该状态下形成一体。

摘要： 测量稀土超磁致伸缩材料磁致伸缩应变的系统及其方法，该方包括：搭接测量稀土超磁致伸缩材料磁致伸缩应变的系统；测量超磁致伸缩棒退磁前的剩磁；在不同退磁电流频率和幅值下，产生不同的退磁初始磁场，对超磁致伸缩棒退磁；测量不同退磁电流频率和退磁初始磁场对应的磁通密度下超磁致伸缩棒退磁后的剩磁；计算不同退磁电流频率和退磁初始磁场对应的磁通密度下超磁致伸缩棒的退磁效率；选取退磁效率满足要求的退磁电流频率和退磁初始磁场对应的磁通密度范围，对超磁致伸缩棒退磁；测量退磁后超磁致伸缩棒的磁致伸缩应变。还包括测量稀土超磁致伸缩材料磁致伸缩应变的系统。本发明磁致伸缩应变测量的重复性得到显著提高，提高了测量的精确度。

摘要： 本发明属于金属材料领域，涉及一种利用气相充氢方法改善(Tb，Dy)Fe2超磁致伸缩材料的磁致伸缩性能的方法。其特征在于：采用定向凝固择优取向为[110]的Tb0.3Dy0.73Fe1.95多晶材料，所用Tb0.3Dy0.73Fe1.95样品为棒状，对样品进行气相充氢：首先将棒状样品放入密封充氢室中；然后对密封充氢室进行抽真空，真空度约为10Pa，接着对密封充氢室用氢气进行清洗；清洗好后充入氢气进行气相充氢；充氢条件：氢压0.1～10atm，温度20～300°C，充氢时间分别为1～24h。对制备好的(Tb，Dy)Fe2超磁致伸缩材料或器件在室温下进行气相充氢，不仅设备简单工艺条件容易控制，而且可有效提高材料的磁致伸缩性能，尤其是低磁场下的磁致伸缩性能。