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稀土超磁致伸缩材料未来最具潜力新材料
来源:未知 作者:admin 发布时间:2019-04-14 18:11 浏览量:

  慧聪化工网讯:新材料、信息技术和生物技术是当今世界高新技术产业的三大支柱,也是科技进步的重要体现。稀土元素因其独特的电、光、磁、热性能而被人们称之为新材料的“宝库”,广泛用于各种新材料,特别是功能材料,而功能材料又是全球新材料领域中的核心,占比约85%。磁致伸缩材料是目前研究、开发和应用较快的功能材料,在磁场作用下,具有伸长或压缩的性能,通过材料变形与磁场的相互作用,实现电磁能与机械能或声能相互转换功能,而当今世界具有最佳磁致伸缩特性和实用价值的磁致伸缩材料是Tb-Dy-Fe系合金,又叫Terfenol-D。它在低磁场驱动下产生的应变值高达1500~2000ppm,是传统的磁致伸缩材料如压电陶瓷的5~8倍、镍基材料的40~50倍,因此被称之为“稀土超磁致伸缩材料”,也被评为未来最具发展潜力的新材料之一。

  “稀土超磁致伸缩材料”产生的应力大、能量密度高,可瞬间响应,并且具有可靠性高、居里温度高等优点,而且还是一种环保型材料;其所具有的卓越的电磁能与机械能或声能转换性能,是传统的磁致伸缩材料所无法比拟的。自从20世纪70年代发明稀土超磁致伸缩材料以来,经过30多年的研究与开发,稀土超磁致伸缩材料制造工艺不断完善、性能不断提高、成本不断降低,应用领域不断扩大,市场迅速发展,在军民两用高技术领域显示了广阔的应用前景,是21世纪军工与高新技术的重要战略材料。

  稀土超磁致伸缩材料的应用范围十分广阔,涉及军事、民用等方方面面,著名的美国Etrema公司销售经理ToddKreamer先生称说:“Terfenol-D材料的应用行业及应用产品几乎是无限的。”迄今已有1000多超磁致伸缩材料种器件问世,应用面涉及航空航天、国防军工、电子、机械、石油纺织、农业等诸多领域,大大促进了相关产业的技术进步。例如大功率换能器用于油井处理,可降低石油粘度,改善流动特性,大大提高石油产量。预计稀土超磁致伸缩材料的应用领域主要有以下几方面:1、军工及航空航天领域:水下舰艇移动通讯,探/检测系统,声音模拟系统,航空飞行器,地面运载工具和武器等;2、电子工业:微位移驱动器,机器人,超精密机械加工设备,精密仪器,光盘驱动器等;3、化工医疗:超声化学,超声医疗技术,助听器,大功率换能器等;4、海洋科学与工程:海流分布、水下地貌、地震预报等的勘测装置,发射及接收声讯号的大功率低频声纳系统等;5、机械及汽车工业:自动刹车系统,燃料/注入喷射系统,高性能微型机械功率源等。

  近年来,随着稀土超磁致伸缩材料应用范围的扩大,产量不断增加,已成为继稀土永磁材料之后的又一大稀土功能材料。美国前沿技术(EdgeTechnologies)公司1989年开始生产稀土大磁致伸缩材料,其商品牌号为Terfenol-D,随后瑞典FeredynAB公司也生产、销售稀土大磁致伸缩材料,产品牌号为Magmeg86,近10多年来,日本、俄罗斯、英国和澳大利亚等也相继研究开发出TbDyFe2型磁致伸缩材料,并有少量产品销售。据美国前沿技术公司统计,全世界Terfenol-D合金产量,1989年仅为100kg,1993年约1000kg,1995年达到10吨,而到1997年已达到70吨。美国国内每年用于声纳等器件的Terfenol-D材料价值约数百万到1千万美元,918博天堂声纳、油压机、机器人等器件的市场金额每年约6亿美元。该公司的总裁Larson还预测稀土超磁致伸缩材料已进入一个稳定的需求增长期,其成长趋势与钕铁硼NdFeB永磁材料极为相似;TbDyFe材料的未来市场为:2000年2亿美元,2005年4亿美元,2010年8亿美元,2015年17.5亿美元。

  稀土金属镝、铽做为稀土超磁致伸缩材料的主要原材料,资源高度稀缺,随着稀土超磁致伸缩材料市场的不断扩大,未来稀土镝、铽价格上涨的潜力和投资价值将随着时间的推移日益突显。

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