Materiali e fattori di selezione per sensori di spostamento magnetostrittivo

1. Il coefficiente di magnetostrimento della saturazione del materiale λ s il più grande possibile;


L'anisotropia del cristallo magnetico del materiale dovrebbe essere sufficientemente elevata. Senza prestazioni anisotropiche sufficienti, è impossibile avere una magnetostrizione significativa. Tuttavia, l'energia anisotropica non può essere troppo grande, altrimenti il ​​campo magnetico richiesto per la rotazione del momento magnetico sarà troppo grande, rendendo impossibile ottenere una significativa magnetostrizione in campi magnetici inferiori;


3. Materiali (λ- H) La pendenza massima della curva d = (d) λ⁄ dh) deve essere maggiore. In questo modo, il materiale ha una maggiore efficienza nella conversione dell'energia elettromagnetica in energia meccanica;


4. Richiedere materiali per avere il coefficiente di accoppiamento elettromeccanico massimo possibile (o coefficiente di accoppiamento elastico magneto);


5. Ha una certa resistenza a compressione (per materiali magnetostrittivi positivi) e resistenza alla trazione (per materiali magnetostrictivi negativi), nonché una certa tenacità, per evitare il fallimento e il danno della magnetostrizione causati da stress esterni quando il materiale subisce la magnetostrzione;


6. Buone caratteristiche di temperatura. Il filo di guida è un materiale chiave per i sensori di spostamento magnetostrittivo e la variazione di temperatura di vari parametri è il fattore principale che determina le caratteristiche di temperatura del sensore, in particolare il coefficiente di temperatura della velocità di propagazione delle onde torsionali deve essere il più piccolo possibile; Al fine di ottenere materiali magnetostrittivi pratici e ad alte prestazioni, le persone hanno condotto ricerche su questo, risultando in una serie di materiali magnetostrittivi


Esistono tre tipi principali del suo processo di sviluppo:;


(1) Metalli e leghe magnetostrittivi tradizionali, ferrite e materiali amorfi


① Metalli e leghe magnetostrittivi tradizionali includono nichel puro ricotto, leghe di cobalto di nichel, leghe di nichel di ferro, leghe in alluminio di ferro, ecc.


② Materiali magnetostrictivi della ferrite includono la ferrite Ni Co e Ni Co Cu e la composizione di questi materiali può essere regolata in modo appropriato in base ai diversi requisiti di prestazione. Di solito, sono formulati con diverse proporzioni di ossido di nichel (NIO), ossido di ferro (Fe ₂ o æ), ossido di rame (CUO) e ossido di zinco (ZnO).


③ I materiali amorfi includono principalmente tre categorie: a base di ferro, a base di ferro-nichel e a base di cobalto. Non esiste un metallo o una lega ordinati a lungo raggio con disposizione atomica interna.


(2) Materiali magnetostrittivi della terra non rara. Il materiale più importante di questo tipo è la lega di memoria di forma ferromagnetica della serie Ni Mn GA (FSMA), che può indurre diversi percento di enormi tensioni sotto l'azione di un campo magnetico.


(3) Materiali magnetostrittivi giganti (GMM) sono ferrolloys di pesanti metalli delle terre rare TB Terbium e Dy Dysprosium, con un coefficiente magnetostrittivo fino a (1-2) × 10-3 (0,1-0,2%), che è due ordini di ordini La magnitudine più alta nelle prestazioni rispetto ai prodotti tradizionali, è quindi chiamato materiale magnetostrittivo gigante. Come tbfe Å (terfenol) e tbo. Å Dyo.7fe ₂ (Terfenol D).


① I metalli delle terre rare, in particolare i metalli delle terre rare pesanti, presentano una significativa magnetostrizione a basse temperature, raggiungendo l'ordine di 10-3-10-2 a 0K e 77K. A causa della bassa temperatura della curva dei metalli delle terre rare, non possono essere applicati direttamente a temperatura ambiente.


② I composti metallici di transizione di terre rare sono stati proposti da Callen nel 1969 in base alle caratteristiche delle nuvole di elettroni di metallo di transizione, che hanno un punto di temperatura Curie più elevato. Il coefficiente di magnetostrizione di ossidi di metallo di terra rara come TB3Fe5O12 a 4,2K è 2460 × a 78k, il coefficiente di magnetostriction è 560 × 10-6.


③ I composti metallici di actinide presentano anche una magnetostriction significativa a basse temperature, alcuni addirittura superano i composti delle terre rare, come noi a 4,2K λ 111 fino a 7000 × 10-6. Ma la temperatura Curie di questi composti è solo di circa 100k, rendendo difficile l'applicazione nella pratica ingegneristica.


④ Il composito gigante di polvere magnetostrittiva (GMPC) è sviluppato per superare le carenze delle aste terfenol-D, come elevata fragilità, difficoltà di elaborazione e riscaldamento del materiale sotto campi magnetici ad alta frequenza. Si basa su gigantesche leghe magnetostrittive e può superare notevolmente gli svantaggi di cui sopra. GMPC diventerà una nuova direzione di sviluppo per i materiali magnetostrittivi Terfenol-D.