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巨磁致伸缩材料的应用
发布人：上海艾荔艾金属材料有限公司
更新时间：2013-06-03
巨磁致伸缩材料已经成为 21 世纪战略性功能材料，世界各国正致力于其实用化研究。
一．声学换能领域
由于巨磁致伸缩材料输出功率大、低频特性好、工作温度范围大、低电压驱动等优点，在声纳系统中得到了广泛的应用。稀土巨磁致伸缩材料最早应用于低频大功率水声换能器的研制，目前已装备美国海军。中科院声学研究所、中船重工七一五研究所及七二六研究所等研制了一系列基于稀土巨磁致伸缩材料的低频大功率水声换能器及换能器基阵，用于水声发射、探测等。研制的巨磁致伸缩材料水声换能器，其共振频率为2.4 kHz，带宽为800 Hz，发射电流灵敏度为173 dB，与同样尺寸的压电陶瓷换能器相比，换能频率下降 4～5 倍，具有体积小、功率大、频率低、驱动电压低和探测距离远的特点。随着粘结巨磁致伸缩材料性能的进一步提升，正引起一轮巨磁致伸缩超声换能器的研究热潮。高性能的超声换能器已经显示出巨大的应用空间。
二．微位移与微振动控制领域
瑞典、日本、美国等开展了巨磁致伸缩材料在微位移与微振动控制等方面的研究，并相继应用于燃料喷射、超高速导弹压缩氦流控制以及无人机控制等领域。国内也对巨磁致伸缩材料执行器在微位移控制方面进行了许多研究，如将巨磁致伸缩材料应用到机床精密控制上，实现了对活塞异形销孔的精密加工。将巨磁致伸缩材料应用在 X 射线衍射仪的精密控制上，其分辨率可达 0.5 nm，移动范围40μm。将巨磁致伸缩材料和压电材料配合使用研制的超精密定位工作台的 X 轴定位精度可达±15 nm，Y 轴为±50 nm; 利用尺蠖式蠕动原理已研制出巨磁致伸缩材料线性马达，表现出其作为直线电机应用的应用前景。浙江大学、北京航空航天大学、哈尔滨工业大学、河北工业大学、西北工业大学研制的巨磁致伸缩材料执行器可获得精密的纳米级位移控制和毫秒级的快速响应。北京航空航天大学研制了一系列巨磁致伸缩材料作动器，实现了最小体积下的大位移输出与响应时间小于 1 ms的快速响应。该类作动器可应用于 6 自由度振动主动控制平台和大口径二维快速转向反射镜。
三．阀门液压领域。
巨磁致伸缩材料由于具有响应速度快，输出应力大的特点，故可应用在新型驱动阀门和液压系统研制中。由于巨磁致伸缩材料输出力较大，即便是位移放大后，输出力依然能达到要求。可以采用两个末端相对布置的巨磁致伸缩材料执行器，再通过杠杆对输出位移进行放大输出，或使用单个巨磁致伸缩材料执行器推动杠杆放大位移输出，杠杆顶压与阀芯接触的滚珠，使阀芯移动开关。目前研制的磁致伸缩电磁阀已能够满足高压共轨用柴油机电喷系统的要求，但在小型化和降低成本方面尚需进一步研究，而电磁阀脉冲喷射开关阀已用于钢轨打标机中。
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