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超磁化条件下超磁致伸缩作动器迟滞现象研究

发布时间:2019-09-21 04:31 来源:未知 编辑:admin

  超磁化条件下超磁致伸缩作动器迟滞现象研究_材料科学_工程科技_专业资料。第2 3卷 第 4期 2 0 1 3年 1 2月 Vo 1 . 2 3 . No . 4 De c . 2O1 3 超 磁 化 条 件 下 超 磁 致 伸 缩 作 动 器 迟 滞 现

  第2 3卷 第 4期 2 0 1 3年 1 2月 Vo 1 . 2 3 . No . 4 De c . 2O1 3 超 磁 化 条 件 下 超 磁 致 伸 缩 作 动 器 迟 滞 现 象 研 究 郭 雪涛 ,王 修 勇 ,孟 庆 甲 ( 湖南科技大学 土木工程学院 , 湘潭 4 1 1 2 0 1 ) 摘 要 :论 述 了超磁 致伸 缩材料 的主要 物理 特性 , 通过 对其 迟滞现 象的 实验观 测 , 指 出迟 滞现 象对超磁 致伸 缩作动 器 的精确控 制 造成 的影响. 提 出 了超 磁 化 的 方 法 对 迟 滞 现 象 进 行 改 善 , 并 通 过 实验 进 行 了验 证, 最后 从理 论上 对其 有效 性做 了分 析论 述. 研 究表 明: 采 用 超磁 化 后 , 作 动 器 的 力 一磁 耦 合 关 系更 明 确, 对 作 动 器 的控 制 效 果 更 好 . 关键 词 :超磁 致伸 缩 ; 作动 器 ; 迟 滞现 象; 超 磁 化 中 图分 类 号 :TB 3 4 文 献 标 识 码 :A 文 章编 号 : 1 6 7 1 一l 1 9 X( 2 0 1 3 ) 0 4 —0 0 6 2 —0 6 O 引 言 磁致 伸 缩 材料 属 于智 能材 料 , 当外 磁 场 发生 改 变时 , 磁致 伸缩 材料会 产 生体积 或形 状 的变化 , 从 而 产生 磁 致 伸 缩 现 象 , 实 现 位 移 或 者 力 的输 出. 1 9 7 4 年美 国的 C l a r k等 对 磁 致 伸 缩 材 料 做 了成 功 的 改 的能量转 换器 具有 输 出功 率更 高 、 响应 快 、 漂移小、 居 里温度 高 、 可靠 性好 、 能量 密 度 高 等特 点 . 此外 由 于 Te r f e n o l - D材 料可 在低 阻 抗下 运行 , 使 得 磁 致 伸 缩作 动器 结构更 简 单 . 然 而 超 磁致 伸 缩 材 料也 存 在 不足 , 其抗 拉强度 低 ( 约为 2 8 MP a ) ¨ 3 ] , 材质 较脆 、 易碎 , 电阻率 低 、 高频 特 性 较差 等 , 此 外 由于 超磁 致 伸 缩材 料 的制作成 本高 , 其价 格较 昂贵. 这些都 在一 定 程度 上影 响 了超 磁致 伸缩材 料在 实 际工业 中的应 用L 4 ] . 目前 磁 致 伸缩 材 料广 泛 应用 于高精 密 控 制领 域、 电子工业 、 机 械工业 , 以及 汽 车 与 民用 等 方 面 , 是 一 良, 通 过在 传统 磁致 伸 缩 材 料 中添 加 稀 土元 素 从 而 获得 更高 的磁致 伸 缩 率 , 大 约是 传 统 磁 致 伸缩 材 料 的 1 0 0倍n ] . 这 种新 型材料 是稀 土 一 铁 系金 属组 成 的化 合 物 , 称为超磁致伸缩材料 ( Gi a n t Ma g n e t o s — t r i e t i v e Ma t e r i a l , 简 写 为 GMM ) , 以 Te r { e n o l — D 类很 有发 展前景 的新 型智 能材料 . 本 文对 超磁致 伸缩 材料 的迟滞 现象 通过实 验进 ( 铽 镝铁 ) 为代 表. 该 材 料 一 经 发 现立 即受 到各 国科 技研 究领 域 的关 注 , 在美 国 、 日本 、 瑞 典 等 采用 不 同 工艺 、 不 同的 配合 比制 成 了各 种 配合 比 的超磁 致 伸 缩材 料 , 并 通 过 实 验 研 究 最 终 选 定 了 其 成 分 比 为 Tb O . 2 7 D y 0 . 7 3 F e 2 2 ] . Te r f e n o l -D 磁 致 伸 缩 应 变 行 了观测与 研究 . 为 了 减小 迟 滞 现 象对 磁 致 伸缩 作 动器控 制 的影响 , 本 文 提 出 了 对 磁 致 伸 缩 材 料 施 加 超压激 励 电压 的改善 方 法 , 并 通 过 对 比性 实 验 进行 了验证 , 最 后对迟 滞 现 象 的原 因以 及超 压 的有 效性 做 了分析 与论述 . 大、 稳定 性好 , 目前 已经 有 公 司开 始 规 模 化生 产 , 并 进人 许 多研究 领域 . 超磁 致伸 缩材 料具 有 比传 统 的磁致 伸缩材 料更 好 的性 能 , 主 要表现 为其 磁致 伸缩 率大 , 抗压 能力强 ( 约为 7 0 0 MP a ) , 频 率特 性 好 , 频带宽 , 特 别适 用 于 低 频 区工 作. 与 传统 的压 电陶瓷 材料 相 比 , T e r f e n o l — 1 超磁 致伸 缩材 料 的物 理 特 性 国 内外 学者对 超磁 致伸 缩材料 进行 了大量 的实 验研 究 , 其 主 要 物 理 特 性 有 磁 致 伸缩 现 象 、 倍 频 效 应、 预压应 力特 性 、 迟 滞现象 、 高频 特性 差 、 温度敏 感 现象 , 其力 磁耦 合呈 非线性 , 以及 在预 压应力 下其 磁 致伸 缩率具 有跳 跃 性. 这 些特 性 影 响 了磁 致 伸 缩 材 料在 驱动器 中的应用 , 通过 对这 些性能 的研 究 , 以便 D材料 在磁 弹性 、 磁 电 热 性 能 以 及 声 学 力 学 等 方 面具 有 明显优 势 , 是一 种 新 型 高效 的 电能 一机 械 能 或 电能 一声能 转换 材料 . 以 T e r f e n o l — D材 料 制 成 收 稿 日期 : 2 0 1 3 —0 4 —0 2 基金项 目: 国 家 自然科 学 基金 资 助 项 目 ( 5 1 0 7

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