Materiales y factores de selección para sensores de desplazamiento magnetoestrictivo

1. El coeficiente de magnetostricción de saturación del material λ s lo más grande posible;


La anisotropía de cristal magnético del material debe ser suficientemente alta. Sin suficiente rendimiento anisotrópico, es imposible tener una magnetostricción significativa. Sin embargo, la energía anisotrópica no puede ser demasiado grande, de lo contrario, el campo magnético requerido para la rotación del momento magnético será demasiado grande, lo que hace que sea imposible lograr una magnetostricción significativa en campos magnéticos más bajos;


3. Materiales (λ- h) La pendiente máxima de la curva d = (d) λ⁄ dh) max debe ser mayor. De esta manera, el material tiene una mayor eficiencia en la conversión de energía electromagnética en energía mecánica;


4. requieren que los materiales tengan el coeficiente de acoplamiento electromecánico máximo posible (o coeficiente de acoplamiento elástico magneto);


5. Tiene una cierta resistencia a la compresión (para materiales magnetostrictivos positivos) y resistencia a la tracción (para materiales magnetostrictivos negativos), así como una dureza, para evitar la falla y el daño de la magnetostricción causada por el estrés externo cuando el material experimenta magnetostricción;


6. Buenas características de temperatura. El cable de guía es un material clave para los sensores de desplazamiento magnetoestrictivo, y la variación de temperatura de varios parámetros es el factor principal que determina las características de temperatura del sensor, especialmente el coeficiente de temperatura de la velocidad de propagación de las ondas torsionales debe ser lo más pequeña posible; Para obtener materiales magnetostrictivos prácticos y de alto rendimiento, las personas han estado realizando investigaciones sobre esto, lo que resulta en una serie de materiales magnetoestrictivos


Hay tres tipos principales de su proceso de desarrollo:;


(1) Metales y aleaciones magnetastrictivas tradicionales, ferrita y materiales amorfos


① Los metales y aleaciones magnetostrictivas tradicionales incluyen níquel puro recocido, aleaciones de cobalto de níquel, aleaciones de níquel de hierro, aleaciones de aluminio de hierro, etc.


② Los materiales magnetostrictivos de ferrita incluyen Ni Co Ferrite y Ni Co Cu Ferrite, y la composición de estos materiales se puede ajustar adecuadamente de acuerdo con los diferentes requisitos de rendimiento. Por lo general, se formulan con diferentes proporciones de óxido de níquel (NIO), óxido de hierro (Fe ₂ O Æ), óxido de cobre (Cuo) y óxido de zinc (ZnO).


③ Los materiales amorfos incluyen principalmente tres categorías: a base de hierro, a base de hierro-níquel y a base de cobalto. No hay metal o aleación ordenada de largo alcance con disposición atómica interna.


(2) Materiales magnetoestrictivos de tierras no raras. El material más prominente de este tipo es la aleación de memoria de forma ferromagnética de la serie Ni Mn GA (FSMA), que puede inducir varios porcentaje de una gran tensión bajo la acción de un campo magnético.


(3) Los materiales magnetostrictivos gigantes (GMM) son ferroalloyes de metales de tierras raras pesadas TB Terbium y Dy Disprosium, con un coeficiente magnetoestrictivo de hasta (1-2) × 10-3 (0.1-0.2%), que son dos órdenes de órdenes de Por lo tanto, la magnitud más alta en el rendimiento que los productos tradicionales se llama material magnetoestrictivo gigante. Como tbfe Å (terfenol) y tbo. Å dyo.7fe ₂ (terfenol d).


① Los metales de tierras raras, especialmente los metales de tierras raras pesadas, exhiben una magnetostricción significativa a bajas temperaturas, alcanzando el orden de 10-3-10-2 a 0k y 77k. Debido a la baja temperatura de la curie de los metales de tierras raras, no se pueden aplicar directamente a temperatura ambiente.


Callen propuso los compuestos de metales de transición de tierras raras en 1969 en función de las características de las nubes de electrones de metal de transición, que tienen un punto de temperatura más alto. El coeficiente de magnetostricción de los óxidos metálicos de tierras raras como TB3FE5O12 a 4.2k es 2460 × a 78k, el coeficiente de magnetostricción es 560 × 10-6.


③ Los compuestos de metal de actinide también exhiben una magnetostricción significativa a bajas temperaturas, algunos incluso superan los compuestos de tierras raras, como US en 4.2K λ 111 hasta 7000 × 10-6. Pero la temperatura curie de estos compuestos es de solo alrededor de 100k, lo que dificulta la aplicación en la práctica de ingeniería.


④ Se desarrolla el compuesto de polvo magnetoestrictivo gigante (GMPC) para superar las deficiencias de las varillas de terfenol-D, como la alta fragilidad, las dificultades de procesamiento y el calentamiento de materiales bajo campos magnéticos de alta frecuencia. Se basa en aleaciones gigantes magnetostrictivas y puede superar enormemente los inconvenientes anteriores. GMPC se convertirá en una nueva dirección de desarrollo para los materiales magnetostrictivos de Terfenol-D.