Materialien und Auswahlfaktoren für magnetostriktive Verdrängungssensoren

1. Der Sättigungsmagnetenkoeffizient des Materials λ s so groß wie möglich;


Die magnetische Kristallanisotropie des Materials sollte ausreichend hoch sein. Ohne ausreichende anisotrope Leistung ist es unmöglich, einen signifikanten Magnetodrieren zu haben. Die anisotrope Energie kann jedoch nicht zu groß sein, andernfalls ist das Magnetfeld, das für die Magnetmomentdrehung erforderlich ist, zu groß, was es unmöglich macht, an niedrigeren Magnetfeldern einen signifikanten Magnetodrieren zu erreichen.


3. Materialien (λ-h) Die maximale Steigung der Kurve d = (d) λ⁄ dh) max sollte größer sein. Auf diese Weise hat das Material eine höhere Effizienz bei der Umwandlung elektromagnetischer Energie in mechanische Energie.


4. Erfordern Materialien, um den maximal möglichen elektromechanischen Kopplungskoeffizienten (oder magneto elastischer Kopplungskoeffizient) zu haben;


5. Es hat eine gewisse Druckfestigkeit (für positive magnetostriktive Materialien) und eine Zugfestigkeit (für negative magnetostriktive Materialien) sowie eine gewisse Zähigkeit, um das Versagen und die Beschädigung der durch äußeren Spannung verursachten Magnetostrhalt zu vermeiden, wenn das Material Magnetostrost erfährt.


6. Gute Temperatureigenschaften. Der Führungsdraht ist ein Schlüsselmaterial für magnetostriktive Verschiebungssensoren, und die Temperaturvariation verschiedener Parameter ist der Hauptfaktor, der die Temperatureigenschaften des Sensors bestimmt, insbesondere der Temperaturkoeffizient der Ausbreitungsgeschwindigkeit von Torsionswellen muss so klein wie möglich sein. Um praktische und leistungsstarke magnetostriktive Materialien zu erhalten


Es gibt drei Haupttypen seines Entwicklungsprozesses:;


(1) traditionelle magnetostriktive Metalle und Legierungen, Ferrit und amorphe Materialien


① Zu den traditionellen magnetostriktiven Metallen und Legierungen zählen geglühte reine Nickel, Nickel -Kobalt -Legierungen, Eisen -Nickel -Legierungen, Eisenaluminiumlegierungen usw.


② Ferrit -Magnetostriktivmaterialien umfassen Ni Co Ferrit und Ni Co Cu Ferrit, und die Zusammensetzung dieser Materialien kann entsprechend unterschiedlicher Leistungsanforderungen angemessen angepasst werden. Normalerweise werden sie mit unterschiedlichen Anteilen von Nickeloxid (NIO), Eisenoxid (Fe ₂ O æ), Kupferoxid (CUO) und Zinkoxid (ZnO) formuliert.


③ Amorphe Materialien umfassen hauptsächlich drei Kategorien: Eisenbasis, Eisen-Nickel-Basis und Kobaltbasis. Es gibt keine langfristige Metall oder Legierung mit innerer Atomanordnung.


(2) Magnetostriktive nicht seltene Erden. Das bekannteste Material dieser Art ist die ferromagnetische Formgedächtnislegierung der Ni Mn Ga -Serie (FSMA), die unter der Wirkung eines Magnetfelds mehrere Prozent der großen Belastung induzieren kann.


(3) riesige magnetostriktive Materialien (GMM) sind ferroalloys von schweren Seltenen erdmetallen TB Terbium und Dy Dyprosium mit einem magnetostriktiven Koeffizienten von bis zu (1-2) × 10-3 (0,1-0,2%), der zwei Ordnungen von zwei Ordnungen sind Eine höhere Leistung als herkömmliche Produkte wird daher als riesiges magnetostriktives Material bezeichnet. Wie Tbfe Å (Terfenol) und TBO. Å dyo.7fe ₂ (Terfenol D).


① Seltene erdmetalle, insbesondere schwere Metalle mit Seltenen erd, weisen bei niedrigen Temperaturen einen signifikanten Magnetodrieren auf und erreichen die Größenordnung von 10-3-10-2 bei 0K und 77K. Aufgrund der niedrigen Curie -Temperatur von Seltenen erdmetallen können sie nicht direkt bei Raumtemperatur aufgetragen werden.


② Übergangsmetallverbindungen für seltene Erden wurden 1969 durch Callen vorgeschlagen, basierend auf den Eigenschaften von Übergangsmetallelektronenwolken, die einen höheren Curie -Temperaturpunkt aufweisen. Der Magnetostrhaltkoeffizient von Seltenen Erdmetalloxiden wie TB3FE5O12 bei 4,2K beträgt 2460 × bei 78 K, der Magnetostrhaltkoeffizient beträgt 560 × 10-6.


③ Actinid-Metallverbindungen weisen auch bei niedrigen Temperaturen einen signifikanten Magnetodrieren auf, wobei einige sogar seltene Erdenverbindungen bei 4,2K λ 111 bis zu 7000 × 10-6 übertreffen. Die Curie -Temperatur dieser Verbindungen beträgt jedoch nur etwa 100.000, was es schwierig macht, in der technischen Praxis anzuwenden.


④ Giant Magnetostrictive Powder Composite (GMPC) wurde entwickelt, um die Mängel von Terfenol-D-Stäbchen wie hohe Sprödigkeit, Verarbeitungsschwierigkeiten und Materialwärmung unter hohen Frequenzmagnetfeldern zu überwinden. Es basiert auf riesigen magnetostriktiven Legierungen und kann die oben genannten Nachteile erheblich überwinden. GMPC wird eine neue Entwicklungsrichtung für Terfenol-D-magnetostriktive Materialien.