稀土超磁致伸缩合金及其工艺

该课题属高技术功能材料的产业化建设项目,在国外技术保密的情况下,自行设计、建设了适合产业化生产稀土超磁致伸缩合金的生产线,并已具备批量生产的条件。     

稀土超磁致伸缩材料的制备与应用

稀土超磁致伸缩材料优良的特性和广泛的应用前景在国际范围内得到普遍重视,已成为磁致伸缩材科研究的重点。简要介绍了稀土磁致伸缩材料,着重评述稀土超磁致伸缩材料的制备方法、工艺特点和应用。     

振动时效装置激振器偏心块优化设计

金属工件在切削、铸造、焊接和锻压的加工过程中,由于机械力造成变形和温差变化,使金属工件内部产生残余应力。残余应力的存在对金属工件极其有害,使工件尺寸的稳定性和精度降低,因此对金属工件进行消除残余应力是必要的。振动时效是一种通过对工件施加循环载荷,使材料内部发生微观的塑性变形,从而达到减少金属工件的残余应力的方法。本文首先给出激振器偏心块的三种型式,采用Solidworks建模。然后将偏心块模型导入到AnsysWorkbench软件里面,分析激振器偏心块的受力和变形规律,最终确定一种最优的偏心块结构型式。     

超磁致伸缩材料的磁致伸缩系数检测仪的研发

基于虚拟仪器软件平台LabVIEW，开发了磁致伸缩系数检测仪。论文介绍了检测仪的构成及在软件设计中的几个主要问题。     

振动时效的电测法监测

对振动时效(VSR)处理过程进行应变监测，提出工件在VSR处理前、后残余应力的测试方法和计算公式，并对一焊接钢结构VSR处理的效果进行了评定。     

一维超磁致伸缩材料杆件的几何非线性研究

一维超磁致伸缩材料杆件的几何非线性问题,在数学上属于非线性偏微分方程,对其求解一般只能借助数值方法.考虑了一维超磁致伸缩材料杆件的几何二次非线性,列出其在磁场中振动的位移微分方程——非线性振动方程,对其采用差分法离散后再运用精细积分算法的思想对方程进行求解.     

TbDyFe合金磁致伸缩系数的计算

在Jiles-Atherton平均场物理模型的基础上,建立了计算磁致伸缩材料性能的方程,并计算了Tb0.3Dy0.7Fe1.83的磁致伸缩系数。计算结果与实验测量的结果相吻合,表明建立的计算方程能够很好地描述磁致伸缩材料的静态磁致伸缩行为。     

兰姆波的电磁超声磁致伸缩式激励及其特性

研究了采用电磁超声探头在铁磁材料中激励兰姆波的换能结构和机理模型,磁致伸缩机制是在弱磁化状态下影响换能效率的主导机制,而Lorentz力和磁性力机制在此情况下的作用相对要小得多.对模型进行数值分析后得到,声波产生的幅度受磁致伸缩应变系数和磁导率的共同影响,并且随提离距离的增大而减小.实验结果也进一步验证了理论预测的准确性     

铁磁材料的动态磁致应变

针对磁处理用于降低材料残余应力时效果不稳定的问题,研究了磁处理参数的影响。通过实时测量磁处理过程中磁致应变的方法,研究了磁场磁通势、磁场变化频率和占空比对铁磁材料磁致应变的影响。结果发现,磁通势从0增大到40kA,铁磁材料的磁致应变增加,当大于40kA时,磁致应变趋于饱和,随着磁场变化频率和占空比的降低,铁磁材料的磁致应变增加,原因可以用磁场上升和下降的时间充裕来解释。该文的研究为选择和优化磁处理参数奠定了基础。     

考虑磁致伸缩效应的偏转式发电机的振动特性研究

为了提高风能利用率,解决现有开关磁阻发电机转子旋转的单一性问题,提出一种新型可偏转双定子开关磁阻式风力发电机。首先,基于电磁-固体力学模块,建立定子结构磁固耦合数值模型,对电磁场、磁通密度、磁致伸缩密度进行了理论分析。其次,采用有限元平台对发电机进行了直观建模,基于力学理论建立考虑磁致伸缩效应的电磁-固体力学基本方程。最后,通过有限元法对发电机内、外双定子以及转子自转、偏转进行磁固耦合仿真,得到应力分布及对应的振动位移。仿真结果表明:磁致伸缩效应下的振动位移属纳米级别且所受应力较小,对发电机运行影响可忽略不计。磁固耦合的分析方法可为分析电机振动、进一步优化发电机参数提供理论参考。     

TbDyFe合金定向凝固过程中晶体的取向生长

利用自制的超高温度梯度定向凝固装置 ZMLMC,在不用籽晶的情况下 ,制备出了完全〈1 1 0〉取向的 7　 mm× 1 2 0　 mm的稀土超磁致伸缩棒材 ,并对定向凝固开始到晶体稳定生长全过程晶体生长的形貌进行了观察和分析 .结果表明 ,晶体的取向程度和其生长形貌有明显的对应关系 ;在温度梯度为 70 0　 K/cm,抽拉速率为 6～ 1 0　 μm/s的条件下 ,Tb0 .2 7Dy0 .73 Fe1.9合金棒材定向凝固长度达 1 2　 mm时 ,就可获得〈1 1 0〉取向的晶体 ,而该晶体达到稳定生长所需的棒材长度至少为 2 0　mm;所制棒材中〈1 1 0〉取向生长方向与其轴向间的偏差仅为 3°     

压实高庙子膨润土抗拉强度时效性试验

通过试验研究了试样静置时间对不同干密度和含水率压实高庙子膨润土抗拉强度的影响.在保持干密度和含水率不变的条件下,将不同初始状态试样分别静置0,7,15,30,90 d,利用巴西试验测其抗拉强度,并结合压汞试验进行分析.试验结果表明:随静置时间的增加压实高庙子膨润土的抗拉强度前期减小较多,后期逐渐趋于稳定;在同一含水率下...     

Y_2(Fe_(1-x)Ga_x)17化合物的Mssbauer效应研究

用穆斯堡尔效应研究了Ｙ２Ｆｅ１７化合物中，用Ｇａ取代部分Ｆｅ之后，材料的性质变化规律．实验结果表明，在Ｙ２（Ｆｅ１－ｘＧａｘ）１７中，其结构随ｘ的增加发生从Ｔｈ２Ｎｉ１７相到Ｔｈ２Ｚｎ１７相的转变；晶格常数随ｘ的增加而增加；居里温度，超精细场都在Ｔｈ２Ｎｉ１７，Ｔｈ２Ｚｎ１７混和相附近有极大值；Ｇａ原子优先取代１２ｋ（１８ｈ）晶位Ｆｅ原子．     

考虑磁滞的铁稼磁致伸缩位移传感器输出电压模型及结构设计

基于Jiles-Atherton模型、魏德曼效应和压磁效应建立了考虑磁滞影响下磁致伸缩位移传感器的输出电压模型,计算结果与实验结果基本吻合,表明所建立的输出电压模型的正确性.对传统Fe-Ga磁致伸缩位移传感器的结构进行了改进,消除了由磁致伸缩材料的磁滞效应带来的位移迟滞,降低了剩磁和驱动脉冲电流对输出电压的影响,使电压信号的信噪比由14.7 dB提高至27.6 dB.制作了Fe-Ga磁致伸缩位移传感器样机,通过实验验证了新结构能改善传感器的线性度、重复性、迟滞性和精度.基于新的传感器结构,此研究可为磁致伸缩位移传感器的优化、生产提供理论依据和实验基础.     

超磁机器鱼游动数值模拟及其控制

针对管道中微小型机器人的研究和开发,提出一种利用外磁场驱动起小型机器鱼的研究方法.采用合金薄板模拟鱼尾骨架,贴在该薄板的超磁致伸缩材料模拟鱼体肌肉,建立了该问题的力学模型.通过研究机器鱼的游动机理,设计了一种机器鱼的超磁动力驱动器(GMMA).利用调整外界磁场频率,实现神经模拟以控制鱼尾摆动,即机器鱼的游动.结果表明,鱼尾摆动平均驱动力的大小取决于鱼尾的材料参数、几何参数和外磁场频率.特别是当外磁场频率接近系统固有频率时,该驱动力相对较大,该结论可作为鱼尾设计和控制的主要思路和依据.     

具有气敏涂层的GMF静态磁机耦合模型及实验研究

为实现超磁致伸缩薄膜(GMF)在微气体传感器领域的应用,需要研究其在气敏涂层条件下的磁致伸缩特性.以几何非线性弹性理论为基础,将磁致伸缩效应等效为GMF上体积力作用下的变形效应,建立了具有气敏涂层的悬臂梁式结构双层GMF低磁场下静态磁机耦合模型,解析了GMF悬臂梁末端的磁场与位移的数学关联.通过对双层薄膜TbDyFe/PI/SmFe和TbDyFe/Cu/SmFe进行试验,验证了磁场与位移数学关联的正确性.结果表明,曲线模型有较好的预测性,具有气敏涂层的GMF表现出更好的磁致伸缩效应.     

巴克豪森噪讯无缝线路应力检测仪的研制及应用

利用磁巴克豪森效应原理研制了巴克豪森噪讯无缝线路应力检测仪,该检测仪可用来检测铁轨的内部应力、表面硬度及疲劳损伤,可以实现在线、瞬态以及便携式测量。通过在北京丰台区工务段选取一段无缝线路,采用该仪器对此段无缝线路的缓冲区、伸缩区以及固定区进行定点检测,研究整根铁轨内部残余应力的变化,发现铁轨内的残余应力基本维持在一个固定的数值,从实验过程和结果得出该检测技术是可行的。