巨磁致伸缩材料作动器及其谐振频率研究

 快速倾斜镜（FSM）是自适应光学系统中提高系统传输精度的关键器件。针对快速倾斜镜的应用背景，采用巨磁致伸缩材料作为驱动组元，研制适用于新型快速倾斜镜的巨磁致伸缩材料作动器，并对作动器的输出位移、输出力及振动模态进行了研究。采用超高温度梯度区熔定向凝固法制备了具有〈112〉轴向择优取向的TbDyFe巨磁致伸缩合金,其10MPa预压力时平行于外磁场方向的饱和磁致伸缩性能达到0.175%，线性段磁致伸缩性能超过0.12%。所研制的巨磁致伸缩材料作动器的准静态位移超过±40μm，输出力达到1 000N以上，并且具有良好的动态响应。巨磁致伸缩材料作动器在1kg负载时的一阶共振频率达到97Hz。这为新型快速倾斜镜系统的研制建立了良好的基础。     

Fe83Ga17微分磁致伸缩系数和各向异性常数的研究

使用定向凝固的方法，使铸态Fe83Ga17，合金沿〈110〉方向择优生长，制备出〈110〉轴向取向多晶样品。使用JDM-30型磁致伸缩参数自动测量仪，研究了磁化场和预压力对取向多晶Fe83Ga17合金微分磁致伸缩系数d33的影响，使用磁化曲线法测量计算了合金的各向异性常数。实验发现，Fe83Ga17合金具有优良的磁致伸缩性能。     

Fe83Ga17合金应力作用下磁化机理的研究

利用定向凝固方法制备出[110]轴向取向的Fe83Ga17合金，研究了Fe83Ga17合金的磁致伸缩性能，测量了Fe13Ga17的磁致伸缩系数和饱和磁化场、应用能量最低原理，研究了合金在磁场和应力作用下的磁化机理，构建了磁化模型计算结果与实验现象基本吻合，部分计算结果与实验数据存在一定的差别，表明理论模型还需进一步改进。     

超磁致伸缩材料及其在航空航天工业中的应用

介绍了超磁致伸缩材料在国内外发展状况,系统地比较了该材料各种制备方法的优缺点及其适用领域,采用真空感应熔炼和真空区熔定向凝固方法制备出 Tb0.3Dy0.7Fe1.95 超磁致伸缩合金,用 X-射线及光学金相分析了该合金的凝固组织形貌、微观结构和晶体择优生长方向。结果表明,该合金的铸态组织为树枝状的Mg Cu2 型 ( Tb,Dy) Fe2 和富稀土相两相结构。本实验条件下,该合金定向凝固形态为胞状晶和树枝晶,其晶体生长择优取向分别为〈1 1 0〉和〈1 1 2〉方向。同时介绍了超型磁致伸缩材料在航空航天工业中的应用前景     

科技信息

1 日本制成新型磁致伸缩材料 日本J 6417838号专利说明书报道,一种新的磁致伸缩材料取得了专利权。这种材料的特点是在弱磁场和强磁场中都具有高的强度和高磁致伸缩系数,且有高的耐蚀性和高的磁饱和系数及高的磁导率。合金按下列公式配方:R(T_(1-x)Zn_x)_y。式中x=0.005～0.2;y=1.5～2.5;R是稀土元素;T表示Fe、Ni、Co 等过渡族元素;Zn为锌。     

液压放大式超磁致伸缩直驱式伺服阀的设计与实验

研制了一种基于液压式微位移放大机构的超磁致伸缩直驱式电液伺服阀,在保证较大体积流量的前提下,提高了直驱式电液伺服阀的频响.采用弹性力学理论、有限元和计算流体力学(CFD)方法对直驱式电液伺服阀进行了结构设计和分析,并制作了超磁致伸缩直驱阀样机,在AMESim下建立其磁-机-液耦合模型.仿真和试验表明:所设计的超磁致伸缩直驱阀的频响超过100Hz和系统油压21MPa下的负载体积流量达到30L/min.      

超磁致伸缩执行器的驱动电路及接口设计

介绍了采用超磁致伸缩执行器自行开发的切削振动控制系统,论述了该系统中的超磁致伸缩执行器的驱动电路和接口的设计过程。根据超磁致伸缩材料的驱动特性,该驱动电路设计成一个连续可调的恒流源。     

基于超磁致伸缩材料的FBG电流传感器温度特性研究

针对基于超磁致伸缩材料的FBG电流传感器,分析了温度对传感头各个部分和整个传感头的影响,通过试验研究了FBG、Fe—Ga超磁致伸缩棒以及传感头三个部分的温度特性。结果表明,FBG的温度特性为线性,Fe—Ga超磁致伸缩棒以及传感头的温度特性整体为非线性,Fe—Ga超磁致伸缩棒的温度响应大于FBG的温度响应,传感头的温度特性主要取决于Fe—Ga超磁致伸缩棒的温度特性。在26℃到60℃范围内,根据传感头的温度特性,可采取分段补偿的方法消除温度影响,将温度特性分为线性区和非线性区两个范围,分别得到了传感头温度特性拟合方程。     

超磁致伸缩材料及其在军事中的应用

超磁致伸缩材料是近年来发展起来的一种新型功能材料,在许多领域显示出良好的应用前景.介绍了超磁致伸缩材料的特点、国内外发展状况及其在航空航天、大功率低频声纳系统中的应用.     

超磁致伸缩执行器热损耗模型与实验

针对高频大电流驱动下超磁致伸缩执行器发热严重影响其有效位移输出精度的问题，采用管式冷却结构措施以抑制执行器温升.根据欧姆定律建立交流(DC)与直流(AC)电同时作用下执行器电阻损耗理论模型，基于麦克斯韦方程推导出磁致伸缩棒内部磁场方程及涡流损耗模型，从复数磁导率虚部出发得出磁致伸缩棒磁滞损耗模型.求解上述模型可知:当驱动频率达到50Hz时，磁致伸缩棒损耗占执行器总损耗5%.通过搭建执行器热特性测试实验台，实验测得执行器损耗与理论计算结果吻合良好；管式冷却具有较好的冷却效果，可将磁致伸缩棒温度控制在50℃以内，其实验结果与有限元仿真结果最大误差为3℃以内，进一步验证热损耗计算公式有效性并为精密超磁致伸缩执行器的设计和应用提供了理论支持.      

Investigation on the Orientation Transition of Oriented Magnetostrictive TbDyFe Crystals

<110> and <112> TbDyFe magnetostrictive oriented crystals were prepared by the zone-melting unidirectional solidification method at 240 mm/h and 720 mm/h respectively. <112> oriented crystals were also obtained with <110> oriented seeds with the same technique as for growing the <112> oriented crystals. It is confirmed that this technique is stable for growing the oriented crystals in the TbDyFe alloys. Meanwhile, the variation of orientation, the solidification morphology and the magnetostriction were studied during the transition from <110> oriented seeds to the <112> oriented crystal growth. As the growth speeds up, the preferred orientation changed from <110> to <112>, and its morphology develops from of initial cellular to dendritic gradually. When an axial compressive pre-stress of 10 MPa is applied, the magnetostriction at the bottom, the middle and the top are 972×10-6, 918×10-6 and 900×10-6 at 100 mT respec-tively. The middle sections with mixed orientations have the same high magnetostriction performance as those with a single preferred orientation, which may be due to its celluar-dendritic morphology.     

Fe-Co软磁合金真空磁场热处理工艺研究

对Fe-Co软磁合金真空磁场热处理进行了系统研究,试验研究了退火温度和保温时间、冷却速度和磁场强度等工艺参数对该类合金磁性能和力学性能的影响,筛选出最佳的真空磁场退火工艺.     

超磁致伸缩材料作动器的研制及特性分析

 采用自制的TbDyFe超磁致伸缩材料设计并制作了主动振动控制用超磁致伸缩作动器 ,并对其偏置磁场、激励磁场、静态特性、动态特性和主动控制减振效果进行了测试和分析。研究结果表明 ,作动器工作应变在TbDyFe材料的线性区 ,其总伸缩量可达 70 μm。低频动态特性好 ,谐频影响小。在自适应滤波控制方式下使用该作动器对正弦振动进行主动控制减振 ,减振效果达到 30dB。磁场均匀性对作动器输出特性有明显影响 ,采用Ansys有限元软件精确设计作动器激励磁场 ,可提高超磁致伸缩材料沿轴向磁场均匀性。     

TC18钛合金普通退火工艺研究

研究了普通退火工艺参数对TC18（Ti-5A1-5Mo-5V-1Cr-1Fe）钛合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,合金强度随退火温度升高先降低后上升,900％及以上温度退火后合金强度可达到1100MPa以上。a相形状、数量及尺寸等方面的变化是影响合金强度和塑性的关键因素。     

TC1钛合金透射电镜组织研究

 用透射电镜研究TC 1 合金冷轧薄板在退火过程中精细组织的变化,揭示了位错组态与机械性能的关系。 试验用料为厚0.8mm的TC 1 钛合金冷轧板村,变形程度为33％,化学成分见表1。试验用退火温度见表2,退火保温时间为45min,采用普通电炉加热。退火后测定室温抗拉性能。     

热处理制度对激光增材制造TA15钛合金力学性能的影响

进行了普通退火态和双重退火态激光增材制造TA15钛合金显微组织观察和力学性能试验.试验结果表明:普通退火态为细片层α+β超细网篮组织,双重退火态为端部带根须状形貌的初生α相+超细β转变组织构成的特种双态组织;普通退火态激光增材制造TA15钛合金极限强度、屈服强度和疲劳极限均优于双重退火态;双重退火态激光增材制造TA15...     

TC6钛合金棒材热处理工艺研究

对TC6钛合金φ20mm～φ120mm不同规格棒材进行了普通退火、双重退火、等温退火、固溶时效等热处理方法和热处理制度研究,并对比分析了热处理制度和组织、性能之间的影响关系,结果表明,TC6钛合金的组织和性能对热处理工艺敏感,应根据半成品规格、类型、截面形状、使用温度、受力情况以及设备条件等诸多因素选择合适的热处理方法和制度,才能达到强度、塑性和韧性的最佳匹配。研究结果证实普通退火是一种简单易行的退火制度,适用于飞机结构用中等规格棒材等半成品的退火,进一步提出了TC6钛合金棒材的热处理工艺选择原则。     

磁记忆检测力-磁效应微观机理的试验研究

铁磁材料在地磁场环境中受载荷的作用,其内部会发生具有磁致伸缩性质的磁畴组织定向和不可逆的重新取向.将去应力退火后的20钢和45钢压缩试件分别施加不同载荷并制作成金相观察试样,利用粉纹法观察受力程度不同的试件的磁畴结构,然后,对比同种材料不同载荷试样的磁畴结构照,分析不同残余应力对磁畴的影响.试验表明:未受力或应力集中较小时,晶粒内磁畴以片状畴为主,同一晶粒内畴壁相互平行,随着应力集中程度的增加,磁畴结构出现迷宫畴.且应力集中程度越大,迷宫畴个数越多,同时畴壁长度和间距发生改变.     

退火态ZTi6Al4V铸造钛合金的断裂韧度研究

将尖切口强度理论用于ZTi6Al4V铸造钛合金损伤容限性能的评价,探讨了不同退火温度对其三点弯曲断裂韧度KQ的影响。结果表明:尖切口试样测定的断裂韧度KQ1不等同于标准试验方法测定的KQ,但可用于铸造钛合金不同工艺间断裂韧度的比较。退火温度的改变可微调ZTi6Al4V铸造钛合金的强度和断裂韧度,在700℃或820℃保温2h退火处理,试样的断裂韧度较好,KQ值分别达到78.11 MPa.m1/2和79.44MPa.m1/2,屈服强度分别为782.74MPa和771.49MPa,抗拉强度分别为860.18MPa和853.0MPa,伸长率达8.10%和7.46%,获得了较好的强塑性匹配。     

ECAP变形2J4合金回火后的磁性能研究

研究了磁性材料2J4合金经等径弯曲通道变形(Equal Channel Angular Pressing,简称ECAP)和不同温度回火后的磁性能,并与冷轧变形合金的磁性能进行了对比分析.结果表明,2J4合金随着ECAP变形道次的增加,磁导率增加,4道次ECAP变形的饱和磁感应强度最高.另外,2J4合金的磁性能对回火温度的变化非常敏感,呈波浪式变化.4道次ECAP变形2J4合金沿挤压面(S面)进行85%冷轧变形,在610℃回火后获得的磁性能最好,矫顽力达到3.8364 kA/m.ECAP变形2J4合金沿挤压面的磁性能远优于传统冷轧合金.试验结果证实了采用ECAP变形方式制备高性能磁性材料是可行的.