特殊磁性材料的基礎(chǔ)知識(shí)

　　1、稀土超磁致伸縮材料:

　　當(dāng)外場(chǎng)發(fā)生變化時(shí),磁性材料的長(zhǎng)度和體積都要發(fā)生微小的變化,這種現(xiàn)象稱(chēng)為磁致伸縮。其中長(zhǎng)度的變化稱(chēng)為線性磁致伸縮,體積的變化稱(chēng)為體積磁致伸縮。體積磁致伸縮比線性磁致伸縮要弱得多,一般提到磁致伸縮均指線性磁致伸縮。

　　既然磁性材料隨著磁化狀態(tài)的不同會(huì)產(chǎn)生伸縮,那么如果把它們用交變磁場(chǎng)磁化,它們便會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)。這樣,電磁能量就轉(zhuǎn)化成了機(jī)械能。這種性質(zhì)已經(jīng)被用來(lái)制造各種能量轉(zhuǎn)換器件,例如超聲波發(fā)生器、傳感器等。對(duì)于一般常見(jiàn)的磁性材料而言,磁致伸縮系數(shù)較小,只有0-30ppm。但是,近年來(lái)發(fā)現(xiàn)某些稀土-鐵做成的材料具有極大的磁致伸縮系數(shù),達(dá)到1000ppm以上,因此被稱(chēng)為大磁致伸縮材料或超磁致伸縮材料。

　　利用這種大磁致伸縮的特點(diǎn),可以制造多種能量變換器件,將電磁能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能或者相反。例如：

　　聲納：一般的聲納發(fā)射頻率都在2kHz以上,但是低于此頻率的低頻聲納有其特殊的優(yōu)越性：頻率越低、衰減越小、聲波就傳得越遠(yuǎn),同時(shí)頻率低受到水下無(wú)回聲屏蔽的影響就越小,Terfenol-D材料制做的聲納可以滿足大功率、小體積、低頻率的要求。

　　電-機(jī)換能器：主要用于小型受控動(dòng)作器件—致動(dòng)器。包括控制精度達(dá)納米級(jí),以及伺服泵、燃料注入系統(tǒng)、制動(dòng)器等。它們用于汽車(chē)、飛機(jī)、航天器、機(jī)器人、精密機(jī)床、精密儀器|儀表、計(jì)算機(jī)、光通訊、印刷等。右圖為超聲波**儀。

　　傳感器和電子器件：如袖珍測(cè)磁儀、探測(cè)位移、力、加速度的傳感器以及可調(diào)諧的表面聲波器件等。后者用于雷達(dá)、聲納的相位傳感器和計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)元件。

　　2、磁性塑料：

　　顧名思義,磁性塑料是帶有磁性的塑料制品。

　　普通的塑料沒(méi)有鐵磁性。但是利用特殊的方法可以形成鐵磁性的料：一是設(shè)法改變塑料的成分,使得它們具有磁性。這種方法還處于研究之中。二是在普通的塑料中添加磁性粉末,成為復(fù)合的磁性塑料。這種方法制造的磁性塑料已經(jīng)在我們的生活中大量應(yīng)用。

　　復(fù)合型磁性塑料主要由樹(shù)脂及磁粉構(gòu)成,樹(shù)脂起粘接作用,磁粉是磁性的來(lái)源。用于填充的磁粉主要是鐵氧體磁粉和稀土永磁粉。復(fù)合型磁性塑料按照磁特性又可分為兩大類(lèi)：一類(lèi)是磁性粒子的易磁化方向是雜亂無(wú)章排列的,稱(chēng)為各向同性磁性塑料,性能較低,通常由鋇鐵氧體作為磁性材料。另一類(lèi)是在加工過(guò)程中通過(guò)外加磁場(chǎng)或機(jī)械力,使磁粉的易磁化方向順序排列,稱(chēng)作各向異性磁性塑料,使用較多的是鍶鐵氧體磁性塑料。

　　磁性塑料的主要優(yōu)點(diǎn)是：密度小、耐沖擊強(qiáng)度大,可進(jìn)行切割、切削、鉆孔、焊接、層壓和壓花紋等加工,使用時(shí)不會(huì)發(fā)生碎裂,它可采用一般塑料通用的加工方法(如注射、模壓、擠出等)進(jìn)行加工,可加工成尺寸精度高、薄壁、復(fù)雜形狀的制品,可成型帶嵌件制品,實(shí)現(xiàn)電磁設(shè)備的小型化、輕量化、精密化和高性能化。

　　磁性塑料可以用在許多器件。如：

　　音像器材：磁帶錄音機(jī)用耦合器、電唱機(jī)用旋轉(zhuǎn)變壓器、電視接收機(jī)及計(jì)算機(jī)顯示器、顯像管、色純會(huì)聚調(diào)節(jié)磁環(huán)、磁帶錄像機(jī)旋轉(zhuǎn)磁頭用馬達(dá)及FG傳感器、CD和VCD機(jī)的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)、開(kāi)門(mén)電機(jī)、耳機(jī)磁體及揚(yáng)聲器|蜂鳴器磁體;

　　家用電器：電冰箱、冷藏庫(kù)、**柜、浴室等的門(mén)封磁條,洗衣機(jī)排水閥電機(jī)、定時(shí)器電機(jī)、電飯鍋管座,電視機(jī)、錄像機(jī)、電冰箱、洗衣機(jī)、吸塵器等電器的零部件;

　　計(jì)算機(jī)及辦公：軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器電機(jī)、打字機(jī)送紙馬達(dá)、冷卻軸流風(fēng)機(jī)、CRT顯示校正裝置;靜電復(fù)印機(jī)的顯影磁輥、清洗磁輥、傳真機(jī)中的磁輥、激光打印機(jī)磁輥;

　　機(jī)械：鐘表中的步進(jìn)電機(jī);工件固定永磁體、工業(yè)機(jī)器人用磁傳感器、磁控開(kāi)關(guān)、步進(jìn)電機(jī);

　　汽車(chē)工業(yè)：汽車(chē)無(wú)觸點(diǎn)分電器磁墊圈、燃料噴射泵用步進(jìn)電機(jī)、防震貼板;

　　醫(yī)療衛(wèi)生、文化：磁療保健品、磁療床墊、磁療轉(zhuǎn)子、衛(wèi)生肥皂盒;磁性繪圖板、學(xué)生教具、廣告、文具、磁性顯示黑板;家具中的門(mén)扣、各種磁性玩具等。

　　3、磁性液體(磁流體)：

　　通常我們見(jiàn)到的鐵磁性物體都是固體。但是利用人工的方法可以制造出磁性的液體。所謂磁性液體(也叫做磁流體)實(shí)際上是把磁性的粉末和某種液體采用特殊方法混合成的。由于它們是鐵磁性的,又是可以流動(dòng)的液體,因此具有某些特殊的應(yīng)用價(jià)值。例如,磁流體可以用在運(yùn)動(dòng)機(jī)械零件的密封、潤(rùn)滑以及阻尼等,利用磁流體發(fā)電也是人們研究較多的課題之一。