
和传统超磁致伸缩材料及压电陶瓷材料(PZT)相比,超磁致伸缩材料具有下列优点:磁致伸缩应变比纯Ni大5O倍,比PZT材料大5~25倍,比纯Ni和N卜Co合金高400800倍,比PZT材料高14~30倍;磁致伸缩应变时产生的推力很大,直径约为10mm的Tb-Dy-Fe的棒材,磁致伸缩时产生约200kg的推力:能量转换效率(用机电耦合系数K。。表示)高达7O,而Ni基合金仅有162/5,PZT材料仅有4O~6O;其弹性模量随磁场而变化,可调控;响应时间(由施加磁场到产生相应的应变所需的时间称为响应时间)仅为百万分之一秒,比人的思维还快;频率特性好,可在低频率(几十至1000Hz)下工作,工作频带宽;稳定性好、可靠性高,其磁致伸缩性能不随时间而变化;无疲劳、无过热失效问题。超磁致伸缩材料如TbFe:,SmFe:等与普通磁致伸缩材料相比的磁致伸缩系数如表1所示。
从表1可以看出,与Co类普通磁致伸缩材料相比,TbFe。,SmFe:等金属间化合物的磁致伸缩系数要高约2个数量级。另外,稀土类金属一Fe化合物的磁致伸缩需要在80kA/m左右的磁场下才能达到饱和,而普通磁致伸缩材料的饱和磁化场强度只有16~24kA/m,相比较而言,前者的饱和磁化场强度要高得多。
自超磁致伸缩效应被发现以来,人们期待着各种各样的实际应用,但由于需要强磁场及大型电磁铁等故很难应用于器件。为了能在较低的外磁场下达到超磁致伸缩效果,人们开发出实用的TbDy。Fe合金。该合金是由TbFe和DyFe金属间化合物构成的混晶,由于TbFe,DyFe这两种磁各向异性相反的化合物混合的结果,可使达到磁致伸缩饱和的磁场强度降低。TbDyFe(Terfenol—D)的磁致伸缩系数和TbFe,DyFe相比没有太大的差别,但是他的K。值趋近于0,即软磁性,这使他的饱和磁化强度大大降低,一般在8~16kA/m的情况下磁致伸缩即出现饱和的趋势。因而具有很好的实用价值。
该材料因制作方法的不同,性能差别很大。有些制作工艺尽管能发挥出材料的最佳性能,但往往比较昂贵,为此需要做到价格性能兼顾。
晶体的[111]方向上的磁致伸缩量最大,应尽量使材料产生织构,以提高材磁致伸缩性能。材料晶体的取向一般分为4种:无序多晶组织;具有一定取向的多晶组织;柱状晶;单晶。