Materiais e fatores de seleção para sensores de deslocamento magnetostrictivo

1. O coeficiente de magnetoestrição de saturação do material λ s o maior possível;


A anisotropia de cristal magnética do material deve ser suficientemente alta. Sem desempenho anisotrópico suficiente, é impossível ter magnetoestrição significativa. No entanto, a energia anisotrópica não pode ser muito grande; caso contrário, o campo magnético necessário para a rotação do momento magnético será muito grande, tornando impossível obter magnetoestrição significativa em campos magnéticos mais baixos;


3. MATERIAIS (λ-H) A inclinação máxima da curva d = (d) λ⁄ dh) máximo deve ser maior. Dessa maneira, o material tem uma maior eficiência na conversão de energia eletromagnética em energia mecânica;


4. Requer que os materiais tenham o possível coeficiente de acoplamento eletromecânico máximo (ou coeficiente de acoplamento elástico de magneto);


5. Possui uma certa resistência à compressão (para materiais magnetostrictivos positivos) e resistência à tração (para materiais magnetostrictivos negativos), bem como uma certa tenacidade, para evitar a falha e os danos da magnetoestrição causados ​​pelo estresse externo quando o material sofre magnetoestrição;


6. Boas características de temperatura. O fio -guia é um material chave para sensores de deslocamento magnetostrritivo, e a variação de temperatura de vários parâmetros é o principal fator que determina as características de temperatura do sensor, especialmente o coeficiente de temperatura da velocidade de propagação das ondas de torção deve ser o mais pequeno possível; A fim de obter materiais magnetosterriticos práticos e de alto desempenho, as pessoas têm conduzido pesquisas sobre isso, resultando em uma série de materiais magnetostrictivos


Existem três tipos principais de seu processo de desenvolvimento:;


(1) metais e ligas magnetostrictivas tradicionais, ferrite e materiais amorfos


① Os metais e ligas magnetostrictivas tradicionais incluem níquel puro recozidos, ligas de cobalto de níquel, ligas de níquel de ferro, ligas de alumínio de ferro, etc.


② Os materiais magnetostrictivos de ferrite incluem a ferrita Ni Co e a ferrita Ni Co Cu, e a composição desses materiais pode ser ajustada adequadamente de acordo com diferentes requisitos de desempenho. Geralmente, eles são formulados com diferentes proporções de óxido de níquel (NIO), óxido de ferro (Fe ₂ O æ), óxido de cobre (CuO) e óxido de zinco (ZnO).


Materiais Os materiais amorfos incluem principalmente três categorias: baseado em ferro, baseado em ferro-níquel e baseado em cobalto. Não existe metal ordenado de longo alcance ou liga com arranjo atômico interno.


(2) Materiais magnetostrictivos de terras não raras. O material mais proeminente desse tipo é a liga de memória de forma ferromagnética da série Ni Mn GA (FSMA), que pode induzir vários por cento de uma enorme tensão sob a ação de um campo magnético.


(3) Materiais magnetostrictivos gigantes (GMM) são ferroclados de metais de terras raras pesadas tb tb terbio e disprósio DY, com um coeficiente magnetoestritivo de até (1-2) × 10-3 (0,1-0,2%), que é duas ordens de A magnitude maior em desempenho do que os produtos tradicionais é, portanto, chamada de material magnetostrritivo gigante. Como tbfe Å (terfenol) e tbo. Å Dyo.7fe ₂ (Terfenol D).


① Metais de terras raras, especialmente metais de terras raras pesadas, exibem magnetoestrição significativa a baixas temperaturas, atingindo a ordem de 10-3-10-2 a 0K e 77K. Devido à baixa temperatura curie dos metais de terras raras, eles não podem ser aplicados diretamente à temperatura ambiente.


② Os compostos de metais de transição de terras raras foram propostas por Callen em 1969, com base nas características das nuvens de elétrons de metal de transição, que têm um ponto de temperatura mais alto. O coeficiente de magnetoestrição de óxidos de metal de terras raras, como TB3FE5O12, a 4,2K é 2460 × a 78K, o coeficiente de magnetoestrição é 560 × 10-6.


Compos Compostos de metal actinídeos também exibem magnetoestrição significativa a baixas temperaturas, alguns até superando compostos de terras raras, como nós a 4,2k λ 111 até 7000 × 10-6. Mas a temperatura Curie desses compostos é de apenas 100 mil, dificultando a aplicação da prática de engenharia.


④ O compósito de pó magnetostrritivo gigante (GMPC) é desenvolvido para superar as deficiências das hastes terfenol-D, como alta fragilidade, dificuldades de processamento e aquecimento de material em campos magnéticos de alta frequência. É baseado em ligas magnetostrictivas gigantes e pode superar bastante as desvantagens acima. O GMPC se tornará uma nova direção de desenvolvimento para materiais magnetostrictivos de terfenol-D.