一种粘结磁致伸缩材料及其制备方法技术

一种粘结磁致伸缩材料及其制备方法，属于磁性功能材料及制备技术领域。其特征在于：由１－１５ｍｍ厚的磁致伸缩薄片粘结而成，磁致伸缩薄片主要成分为（Ｔｂ，Ｄｙ）Ｆｅ↓［２］稀土超磁致伸缩、ＦｅＧａ及ＮｉＭｎＧａ磁致伸缩材料。该粘结磁致伸缩材料具有很好的抗涡流性能，相对普通磁致伸缩材料，高频下材料的磁致伸缩性能提高３０－８０％以上。此外，该制备方法简单可行、成本低廉，产品外形规整，尺寸自由度大，克服了传统定向凝固工艺难以获得大尺寸磁致伸缩材料的缺点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及磁性功能材料及其制备
，特别提供了一种粘结磁致伸缩材料及制备方法。
技术介绍
磁致伸缩材料是一种在外磁场中被磁化时，其长度尺寸及体积大小均发生变化，去掉外磁场后，其又恢复原来长度与体积的新型功能材料。至今为止，稀土超磁致伸缩材料是性能最优异、可靠性最高、应用最为广泛的一种磁致伸缩材料。 稀土超磁致伸缩材料(Giant Magnetostrictive Materials，GMM)是国外上世纪80年代新开发的一种高效功能材料，主要是指以(Tb，Dy)Fe2化合物为基体的合金。在同类商品中，它具有磁致伸缩系数大、反应速度快(<1μs)、能量密度大等优点，被广泛地应用于功率电--声换能器、电--机换能器、传感器和电子器件等方面。 上世纪70年代初美国海军表面武器实验室的A.C.Clark等人用磁致伸缩符号相同，各向异性常数符号相反的TbFe2和DyFe2组成补偿伪二元的Tb0.3Dy0.7Fe1.95材料，并于1976年申请了美国专利US3949351。随后于1987年将该专利技术转让给美国阿依华州的前沿技术(Edge Technologies)公司创建了专门生产稀土超磁致伸缩材料的Etrema INC分公司，生产出稀土超磁致伸缩材料，商品号为Terfenol-D(Tb1-xDyxFe2，0.68<x<0.73)。随后瑞典Feredyn AB公司也生产出稀土超磁致伸缩材料，产品牌号为Magmek 86。随后，日本、俄罗斯、英国和澳大利亚等也相继成功研究开发出(Tb，Dy)Fe2型磁致伸缩材料。 我国于上世纪90年代初，北京有色金属研究总院、钢铁研究总院、中科院物理所、金属所、包头稀土研究院、北京科技大学等也开始从事这方面的研究工作。至今已申请相关专利数十篇，材料理论研究已达到或接近国外先进水平，应用研发也飞速发展。 有关稀土超磁致伸缩材料理论研究及制备工艺方面的专利国外主要有1981年申请的专利US4308474和1983年申请的专利US4378258，主要集中在稀土磁致伸缩材料的理论和成分研究，制备工艺为水平区熔法。1986年美国专利US4609402公布了一种垂直区熔工艺制备的稀土磁致伸缩材料。1988年美国专利US4770704公布了一种采用下拉工艺制备的稀土大磁致伸缩材料。1989年美国专利US4818304公布了一种稀土大磁致伸缩棒材磁场热处理工艺。1992年美国专利US5114467公布了一种采用等离子体熔炼工艺制备稀土磁致伸缩材料。1996年美国专利US5527398和1992欧洲专利EP0509628也通过定向凝固法制备<110>取向的TbDyFe超磁致伸缩材料。国内主要有北京科技大学周寿增等人采用与美国Gibson和Verhoeven等人专利完全不同的成分、设备和技术成功制取了<110>轴向取向的TbDyFe2超磁致伸缩材料。共申请了两项专利技术专利ZL93106941.6和ZL98101191.8。中国专利02131236.2公布了一种<113>轴向取向的TbDyFe超磁致伸缩材料及其制造工艺。中国专利02121447.6和03154426.6分别公布了一种宽温度范围稀土超磁致伸缩材料及其制备方法。有研稀土新材料股份有限公司申请的专利ZL0356926.9公布了一种“一步法”定向新工艺及其设备，将熔炼、定向凝固、热处理三个关键工序结合起来在一台设备上连续完成。 上述专利所述的稀土磁致伸缩材料其制备工艺主要采用传统的定向凝固方法，即布里吉曼法(Bridgman)、浮区区熔法(Float Zone)、丘克拉尔斯基法(Czochralski)。由于传统定向凝固方法制备的稀土超磁致伸缩材料具有磁致伸缩系数高、一次成型等优点，但其制备的棒材脆性较大，电阻率低(60-130×10-8Ω.m)、尺寸自由度小，尤其是较低的电阻率在高频交变磁场中非常容易产生涡流，使得材料磁致伸缩性能及机电耦合系数急剧下降。为了降低稀土超磁致伸缩在交变磁场中的涡流损耗，提高其工作频率，人们先后开发出了粘结法和烧结法两种粉末冶金工艺制备稀土超磁致伸缩材料。相关的专利有1998年美国专利US005792284A，公开了一种使用Terfenol-D棒材为原料制成磁致伸缩粉末，然后把粉末与粘结剂混合压制成型的粘结磁致伸缩材料。2001年美国专利US6312530B1，公布了一种制备稀土磁致伸缩材料的新工艺，使用快淬法制备出磁致伸缩非晶粉末或非晶薄带，通过晶化处理形成晶粒小于100nm的(Tb，Dy)Fe2相，然后制成粘结稀土磁致伸缩材料。日本TDK株式会社先后申请的中国专利02800266.0、200410074273.7和200410058805.8分别公开了一种烧结磁致伸缩材料及其制备方法。有研稀土新材料股份有限公司申请的中国专利200410037611.X公开了一种利用速凝成晶技术制备出磁致伸缩合金速凝片，将速凝片制成粉末，采用粘结或烧结粉末冶金方法制备出高性能的稀土磁致伸缩材料的方法。有研稀土新材料股份有限公司申请的中国专利200510109036.4公开了一种采用主辅合金粉末冶金技术制造烧结稀土超磁致伸缩材料的方法。 上述的粉末冶金工艺(粘结法和烧结法)制备稀土超磁致伸缩材料的方法均不同程度地提高了材料电阻率，有报道称采用粘结工艺其稀土超磁致伸缩材料的电阻率提高了4个数量级，达到了5000×10-6Ω.m。然而，粉末冶金工艺制备的稀土超磁致伸缩材料磁致伸缩性能明显偏低，只能达到定向凝固棒的50％-70％，而且工艺繁杂、不易控制、难以制备大尺寸(Φ≥50mm)产品，材料成本明显偏高。因此，粉末冶金工艺制备稀土超磁致伸缩材料在实际应用中并没有得到有效推广。 上述有关稀土超磁致伸缩材料的专利，均没有涉及材料在高频磁场下的动态磁致伸缩性能，其材料或其制备工艺与本专利技术涉及的粘结磁致伸缩材料及制备工艺具有本质区别。 FeGa磁致伸缩材料是近几年发展起来的一种新型磁致伸缩材料，特点是具有较低的饱和磁场(一般<300Oe)，低场下具有较高的磁致伸缩系数(200-300ppm)，具有较好的温度特性，反映灵敏，适合制备传感器等敏感元件。 NiMnGa属于一种铁磁形状记忆合金，其应变包括了磁致伸缩效应和磁场所致的马氏体孪晶再取向等两方面因素。与其它形状记忆合金及磁致伸缩材料相比，具有强铁磁性、大磁致伸缩、温控和磁控形状记忆效应，响应频率接近压电陶瓷，输出应变和应力接近温控形状记忆合金等特点。 有关上述两种含镓磁致伸缩材料的国内外专利主要有美国专利WO0155687和US2003010405，公布了成分为70-90at％Fe和5-30at％Ga的单晶<100>轴向取向的Fe-Ga合金、采用DS和DG(directional growth)工艺制备多晶Fe-Ga合金和轧制制备Fe-Ga合金带材的方法。美国专利WO2006094251，公布了一种成分为(Fe100-x-y-zGaxAlyBez)a(NbC)b(其中x≤32.5at％，y≤17at％，z≤25at％，a≥97at％，b≤3at％，x+y+z≤32.5at％)的Fe-Ga磁致伸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种粘结磁致伸缩材料，其特征在于：由１－１５ｍｍ厚的磁致伸缩薄片粘结而成的棒状、管状、条状或不规则形状的一种材料。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李扩社，于敦波，李红卫，李勇胜，徐静，袁永强，李世鹏，胡权霞，杨红川，王鹏飞，
申请(专利权)人：有研稀土新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]