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。
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zui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。
超磁致伸缩材料主要为单晶和柱状晶,其中单晶的制作采用区熔法、单晶拉制法;柱状晶采用定向凝固法:使熔化的材料由一端冷却,由此凝固拉长得到柱状晶。总之,制作方法不同,材料的组织结构不同,从而材料的磁致伸缩性能差别也很大。