Magnetostriktive Materialien aus seltenen Erden
Wird ein Stoff in einem Magnetfeld magnetisiert, dehnt oder verkürzt er sich in Magnetisierungsrichtung. Dies wird als Magnetostriktion bezeichnet. Der magnetostriktive Wert allgemeiner magnetostriktiver Materialien beträgt nur 10-6-10-5 und ist damit sehr gering. Daher sind die Anwendungsbereiche begrenzt. In den letzten Jahren wurde jedoch festgestellt, dass es Legierungsmaterialien in Seltenerdlegierungen gibt, deren Magnetostriktion 102-103-mal größer ist als die ursprüngliche. Materialien mit hoher Magnetostriktion werden als Seltenerd-Riesenmagnetostriktionsmaterialien bezeichnet.
Seltenerd-Riesenmagnetostriktive Materialien sind ein neuartiges Funktionsmaterial, das Ende der 1980er Jahre im Ausland entwickelt wurde. Es handelt sich hauptsächlich um intermetallische Verbindungen auf Basis von Seltenerd-Eisen. Diese Materialien haben einen deutlich höheren magnetostriktiven Wert als Eisen, Nickel und andere Materialien. In den letzten Jahren ist die Marktnachfrage aufgrund der kontinuierlichen Kostensenkung bei Produkten aus Seltenerd-Riesenmagnetostriktivem Material (REGMM) und der stetigen Erweiterung der Anwendungsgebiete stetig gestiegen.
Entwicklung magnetostriktiver Materialien aus seltenen Erden
Das Beijing Iron and Steel Research Institute begann bereits früher mit der Forschung zur GMM-Herstellungstechnologie. 1991 war es das erste Institut in China, das GMM-Stangen herstellte und ein nationales Patent erhielt. Anschließend wurden weitere Forschungen und Anwendungen an niederfrequenten Unterwasser-Akustikwandlern, faseroptischer Stromerkennung, Hochleistungs-Ultraschall-Schweißwandlern usw. durchgeführt und eine effiziente integrierte GMM-Produktionstechnologie und -ausrüstung mit unabhängigen geistigen Eigentumsrechten und einer jährlichen Produktionskapazität von mehreren Tonnen entwickelt. Das von der Beijing University of Science and Technology entwickelte GMM-Material wurde in 20 Anlagen im In- und Ausland mit guten Ergebnissen getestet. Die Lanzhou Tianxing Company hat ebenfalls eine Produktionslinie mit einer jährlichen Produktionskapazität von mehreren Tonnen aufgebaut und bedeutende Erfolge bei der Entwicklung und Anwendung von GMM-Geräten erzielt.
Obwohl die GMM-Forschung in China nicht zu spät begann, befindet sie sich noch in der frühen Phase der Industrialisierung und Anwendungsentwicklung. China muss derzeit nicht nur Durchbrüche bei der GMM-Produktionstechnologie, der Produktionsausrüstung und den Produktionskosten erzielen, sondern auch Energie in die Entwicklung von Materialanwendungsgeräten investieren. Im Ausland wird der Integration von Funktionsmaterialien, Komponenten und Anwendungsgeräten große Bedeutung beigemessen. Das ETREMA-Material in den USA ist das typischste Beispiel für die Integration von Forschung und Vertrieb von Materialien, Anwendungsgeräten und -materialien. Die Anwendung von GMM umfasst viele Bereiche. Branchenkenner und Unternehmer sollten daher über eine strategische Vision, Weitsicht und ein ausreichendes Verständnis für die Entwicklung und Anwendung von Funktionsmaterialien mit breiten Anwendungsaussichten im 21. Jahrhundert verfügen. Sie sollten die Entwicklungstrends in diesem Bereich aufmerksam verfolgen, den Industrialisierungsprozess beschleunigen und die Entwicklung und Anwendung von GMM-Anwendungsgeräten fördern und unterstützen.
Vorteile magnetostriktiver Seltenerdmaterialien
GMM zeichnet sich durch eine hohe mechanische und elektrische Energieumwandlungsrate, eine hohe Energiedichte, eine hohe Reaktionsgeschwindigkeit, gute Zuverlässigkeit und einen einfachen Fahrmodus bei Raumtemperatur aus. Diese Leistungsvorteile haben zu revolutionären Veränderungen in herkömmlichen elektronischen Informationssystemen, Sensorsystemen, Vibrationssystemen usw. geführt.
Anwendung von magnetostriktiven Seltenerdmaterialien
Im rasanten technologischen Wandel des neuen Jahrhunderts wurden über 1000 GMM-Geräte eingeführt. Zu den wichtigsten Anwendungsbereichen von GMM gehören:
1. In der Verteidigungs-, Militär- und Luft- und Raumfahrtindustrie wird es für die mobile Kommunikation von Unterwasserschiffen, Schallsimulationssysteme für Erkennungs-/Detektionssysteme, Flugzeuge, Bodenfahrzeuge und Waffen eingesetzt;
2. In der Elektronikindustrie und der hochpräzisen automatischen Steuerungstechnik können mit GMM hergestellte Mikroverdrängungsantriebe für Roboter, die Ultrapräzisionsbearbeitung verschiedener Präzisionsinstrumente und optische Laufwerke verwendet werden.
3. Meereswissenschaften und Offshore-Ingenieurwesen, Vermessungsgeräte für die Verteilung der Meeresströmungen, die Unterwassertopographie, die Erdbebenvorhersage und leistungsstarke Niederfrequenz-Sonarsysteme zum Senden und Empfangen akustischer Signale;
4. Maschinen-, Textil- und Automobilherstellungsindustrie, die für automatische Bremssysteme, Kraftstoff-/Einspritzsysteme und leistungsstarke mikromechanische Energiequellen verwendet werden kann;
5. Hochleistungs-Ultraschall, Erdöl- und Medizinindustrie, verwendet in der Ultraschallchemie, Ultraschall-Medizintechnik, Hörgeräten und Hochleistungswandlern.
6. Es kann in vielen Bereichen verwendet werden, beispielsweise in Vibrationsmaschinen, Baumaschinen, Schweißgeräten und Hi-Fi-Audio.
Magnetostriktiver Wegsensor aus seltenen Erden
Veröffentlichungszeit: 16. August 2023