基于合金颗粒的磁流变材料制造技术

磁流变材料包含承载流体和铁合金颗粒成分。颗粒成分可以是铁－钴合金或铁－镍合金。铁－钴合金有铁∶钴的比率范围为３０∶７０到９５∶５，而铁－镍合金有铁∶镍的比率范围为９０∶１０到９９∶１。铁合金颗粒成分能赋予磁流变材料以高的屈服应力的能力。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种流体材料，当它置于磁场内时呈现出流阻很大增加。更详细地，本专利技术涉及磁流变材料，由于使用了某种铁合金颗粒而呈现增强的屈服应力。流体组成物在有磁场的地方变得其视在粘度发生改变。此种组成物通常称之为Bingham磁性流体或磁流变材料。磁流变材料通常含有铁磁的或顺磁的颗粒，典型地是直径大于0.1微米，分散于承载流体中，在磁场中颗粒极化从而在流体中构成粒子链。粒子链使得视在粘度或整体材料的流阻增加，而在没有磁场时颗粒又回到无规则或自由状态，视在粘度或整体材料的流阻因而下降。这些Bingham磁性流体组成物呈现出和通常对电场而不是磁场作出响应的电流变材料很相似的可控的性质。电流变材料和磁流变材料二者对一些装置中提供可变的阻尼力是有用的，诸如在阻尼器，吸震器、及弹性底座，和在各种离合器，制动器和阀装置中控制力矩和或压力水平的场合。在这些应用中磁流变材料比电流变材料固有具备若干优点。磁流变流体比电流变材料呈现较高的屈服强度，因此能产生较大的阻尼力。进而，磁流变材料由磁场激励，比起使电流变材料有效运行要求昂贵的高压电源来它可由简单的低压电磁线圈产生。在都在1992年6月18日递交的待审美国专利申请第07/900571号及07/900567号、分别题为“磁流变流体阻尼器”和“磁流变流体装置”之中详细描述了可以有效使用磁流变材料的各种类型装置。它们的全部内容在这里可结合作参考。磁流变流体或Bingham磁性流体和胶体磁性流体或铁磁流体是有区别的。在胶体磁性流体中，颗粒的直径典型地为5到10毫微米。加以磁场，胶体铁磁流体不呈现颗粒的构筑或者对流动增加阻力。代之以，在全部材料上胶体磁性流体经受正比于磁场梯度的体积力。这力使全体胶体铁磁流体被拉到高磁场强度的区域去。磁流变流体及相应的装置在许多专利和出版物中已被讨论到。例如，美国专利2575360号描述了一种机电控制的加力矩的装置，它使用了磁流变材料来提供在二个无关的旋转单元之间的驱动联接，像离合器和制动器中所见的那样。满足这种应用的流体组成物是由50%体积的软铁末，通常称之为“羰基铁末”分散于适当的液体介质，如轻润滑油，之中来组成。另一种装置，是通过应用磁或电场能够控制移动部件之间滑移的，公开于美国专利2661825号中。在移动部件之间的空间充满了对上述场敏感的介质。磁力线或电力线通过此介质来达到控制滑移。响应所加的磁场的流体被描述为包含了羰基铁末和轻质矿物油。美国专利2886151号描述了力传递装置，如离合器和制动器，它使用了流体膜耦合层，它对电场或者对磁场敏感。一种对磁场敏感的流体的例子被公布为包含了还原的氧化铁粉末和润滑剂等级的油，后者的粘度在25℃时为2到20厘泊。对控制磁流变流体的流动有用的阀的结构描述在美国专利2670749号及3010471号中。在所公布的阀的设计中可使用的磁性流体包括铁磁的、顺磁的和反磁的材料。在美国专利第3010471号中说明的专门的磁性流体组成物由羰基铁悬浮于轻质烃油中所组成。在美国专利2670749号中使用的磁性流体混合物被描述为由羰基铁末分散于或者硅油，或者氯化的或氟化的悬浮流体中所组成。在美国专利2667237号中公开了各种磁流变材料混合物。此混合物限定为小的顺磁或铁磁颗粒分散于或者一种液体中，冷却剂中，抗氧剂气体中，或者一种半固态油脂中。磁流变材料优选的组成物由铁末和轻机械油组成。特别优选的磁性粉末是平均颗粒尺寸的8微米的羰基铁粉末。其他可能的承载成分包括煤油，油脂和硅油。美国专利4992190号公开了一种对磁场敏感的流变材料，此种材料的组成被公开为可磁化的颗粒和硅胶体分散于液体承载媒质中。可磁化颗粒可以是粉末状磁铁矿石或羰基铁粉末带有绝缘的还原羰基铁粉末，如由GAF公司制造的那种，是特别好的。液体承载媒质描述为在100°F时具有粘度范围1到1000厘泊。合适的媒质的特别例子包括Comoco LVT油，煤油，轻石膜油，矿物油和硅油。优选的承载媒质是在100°F时粘度范围大约为10到1000厘泊的硅油。在许多要求磁流变材料的用途中，如汽车或卡车的阻尼器或制动器，要求磁流变材料呈现高的屈服应力点，以便在这类用途中能够经受容许大的力。已经发现通过对传统用于磁流变材料的各不同的铁颗粒中进行选择能够获得的只是已知的磁流变材料屈服应力的有限提高。为了增加已给的磁流变材料的屈服应力，典型地必需增加磁流变颗粒的体积百分率或者增加所加磁场的强度。这些技术没有哪一个合乎要求，因为颗粒成分的高体积百分率会明显增加磁流变装置的重量，也增加了材料总的脱离状态下粘度，从而限制了能够使用这种材料的磁流变装置的尺寸，并且高的磁场明显地增加磁流变装置的功率需求。因此，需要一种磁流变颗粒成分，它将只增加磁流变材料的屈服应力而不需要增加颗粒体积百分率或增高磁场。本专利技术是一种磁流变材料，它使用一种颗粒成分，能够单单增加总的磁流变材料的屈服应力。特别是，本专利技术是一种磁流变材料，包括承载流体和颗粒成分，其中颗粒成分的组成是一种铁合金，它由有铁钴之比的范围为3070到955的铁钴合金和有铁镍之比的范围为9010到991的铁镍合金所组成的组中选出。现在已经发现有在这里公开的特殊比例的铁-钴合金和铁-镍合金用作磁流变材料的颗粒成分是非常有效的。以现在的铁合金所制备的磁流变材料比起由传统的铁颗粒所制备的磁流变材料来呈现出明显地改善的屈服应力。附图说明图1是按实施例1和比较例2制备的磁流变材料在25℃时的动态屈服应力对磁场强度的曲线图。本专利技术是涉及一种包括了承载流体和铁-钴合金或铁-镍合金颗粒成分的磁流变材料。本专利技术的铁-钴合金有铁钴的比率范围为从3070到955，最好范围为从5050到8515;而铁-镍合金有铁镍的比率范围为从9010到991，最好范围为从946到973。铁合金可以含有少量其他元素，如钒、铬等以便改进合金的延展性和机械性能。这些其他元素典型地以少于按重量为约3.0%的数量而存在。在这个使用的颗粒的直径的范围为从0.1到500μm，最好为从0.5到100μm，而从1.0到50μm为特别好。由于它们能够产生较高的屈服应力的能力，铁-钴合金在当前对用作在磁流变材料中颗粒成分要更优于铁-镍合金。优选的铁-钴合金的例子可在市场上根据以下商品名获得HYPERCO(Carpenter Technology公司)，HYPERM(F.Krupp Widiafabrik公司)，SUPERMENDUR(Arnold Eng.公司)和2V-PERMENDUR(Western Electric公司)。本专利技术的铁合金典型地是金属粉末的形态，它可以用本领域技术人员所熟知的方法制备。制备金属粉末的典型方法包括还原金属氧化物，磨或碾磨，电解沉积，金属羰基物分解，快速固化，或焙化法。本专利技术的许多铁合金颗粒成分在市面上可以买到粉末状。例如，可以从Ultra Fine Powder Technologies公司得到Fe/Co/V的粉末。铁合金颗粒成分随所要求的磁活性和总体材料的粘度而典型地包括总磁流变材料体积的5到50%最好为10到45%而20到35%为特别好。当磁流变材料的承载流体和颗粒成分的比重分别为0.95和8.10时，它们相当于重量为从31.0到8本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁流变材料，包括承载流体和颗粒成分，其特征是其中颗粒成分的组成是一种铁合金，它选自由有铁：钴的比率范围为从３０∶７０到９５∶５的铁－钴合金及有铁∶镍的比率范围为从９０∶１０到９９∶１的铁－镍合金所组成的组中。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：KD韦斯，JD卡尔森，
申请(专利权)人：洛德公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]