高性能大直徑稀土超磁致伸縮材料產業化技術
稀土超磁致伸縮材料的磁致伸縮應變比壓電陶瓷大4倍以上,而且能量密度比壓電陶瓷大10倍以上,但其楊氏僅為壓電陶瓷的1/3左右。美國將其列為戰略性功能材料,并對我國實行禁運。傳統制備技術主要有布里吉曼法(Bridgman法,即下拉法)、丘克拉爾斯基法(Czochralski法,即直拉法)和浮區區熔法(Float Zone法)。上述三種制備GMM工藝都存在共同缺陷:1.生產效率很低,生長一件?18′150mm定向凝固GMM需要48-168h;2.生產GMM工序很長,需要合金熔煉、晶體生長、熱處理等工序,生產成本高,設備投資大,3.生產GMM成品率只有15-30%。 本項目采用具有自主知識產權的一步法工藝和設備生產稀土超磁致伸縮材料,與傳統工藝相比較主要有如下優點:1.質量好、高性能。因一步法工藝是將合金熔煉、晶體生長、熱處理三道工序集中于一臺設備完成,故減少了過程污染,雜質和氧含量低,合金成分控制準確,提高了材料的性能和產品的一致性;2.效率高、成本低。一步法易于實現自動化控制,操作簡單,人為因素少,故產品的合格率高(達80%);單爐產能達5-10公斤,每天可以生產2-3爐,生產效率比傳統工藝提高了100-150倍,成本大大降低;3.易于制備大直徑(?70mm以上)棒材。一旦形成規模生產,大幅度降低生產成本和產品價格。稀土超磁致伸縮材料在低頻、大功率換能器中得到了越來越廣泛的應用。此外,可廣泛應用到機械、電子、石油、紡織、航天、農業等其他領域,是一種重要的新型功能材料,是許多高技術的物質基礎,被譽為是21世紀的戰略材料。
北京科技大學
2021-04-11