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鈦及鈦合金行業(yè)

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稀土超磁致伸縮材料未來最具潛力新材料

   2015-02-12 IP屬地 陜西4730
  新材料、信息技術和生物技術是當今世界高新技術產業(yè)的三大支柱,也是科技進步的重要體現(xiàn)。稀土元素因其獨特的電、光、磁、熱性能而被人們稱之為新材料的“寶庫”,廣泛用于各種新材料,特別是功能材料,而功能材料又是全球新材料領域中的核心,占比約85%。磁致伸縮材料是目前研究、開發(fā)和應用較快的功能材料,在磁場作用下,具有伸長或壓縮的性能,通過材料變形與磁場的相互作用,實現(xiàn)電磁能與機械能或聲能相互轉換功能,而當今世界具有最佳磁致伸縮特性和實用價值的磁致伸縮材料是Tb-Dy-Fe系合金,又叫Terfenol-D。它在低磁場驅動下產生的應變值高達1500~2000ppm,是傳統(tǒng)的磁致伸縮材料如壓電陶瓷的5~8倍、基材料的40~50 倍,因此被稱之為“稀土超磁致伸縮材料”,也被評為未來最具發(fā)展?jié)摿Φ男虏牧现弧?/div>
  “稀土超磁致伸縮材料”產生的應力大、能量密度高,可瞬間響應,并且具有可靠性高、居里溫度高等優(yōu)點,而且還是一種環(huán)保型材料;其所具有的卓越的電磁能與機械能或聲能轉換性能,是傳統(tǒng)的磁致伸縮材料所無法比擬的。自從20世紀70年代發(fā)明稀土超磁致伸縮材料以來,經過30多年的研究與開發(fā),稀土超磁致伸縮材料制造工藝不斷完善、性能不斷提高、成本不斷降低,應用領域不斷擴大,市場迅速發(fā)展,在軍民兩用高技術領域顯示了廣闊的應用前景,是21世紀軍工與高新技術的重要戰(zhàn)略材料。
  稀土超磁致伸縮材料的應用范圍十分廣闊,涉及軍事、民用等方方面面,著名的美國Etrema公司銷售經理Todd Kreamer先生稱說:“Terfenol-D材料的應用行業(yè)及應用產品幾乎是無限的。” 迄今已有1000多超磁致伸縮材料種器件問世,應用面涉及航空航天、國防軍工、電子、機械、石油、紡織、農業(yè)等諸多領域,大大促進了相關產業(yè)的技術進步。例如大功率換能器用于油井處理,可降低石油粘度,改善流動特性,大大提高石油產量。預計稀土超磁致伸縮材料的應用領域主要有以下幾方面:1、軍工及航空航天領域:水下艦艇移動通訊,探/ 檢測系統(tǒng),聲音模擬系統(tǒng),航空飛行器,地面運載工具和武器等;2、電子工業(yè):微位移驅動器,機器人,超精密機械加工設備,精密儀器,光盤驅動器等;3、化工醫(yī)療:超聲化學,超聲醫(yī)療技術,助聽器,大功率換能器等;4、海洋科學與工程:海流分布、水下地貌、地震預報等的勘測裝置,發(fā)射及接收聲訊號的大功率低頻聲納系統(tǒng)等;5、機械及汽車工業(yè):自動剎車系統(tǒng),燃料/注入噴射系統(tǒng),高性能微型機械功率源等。
  近年來,隨著稀土超磁致伸縮材料應用范圍的擴大,產量不斷增加,已成為繼稀土永磁材料之后的又一大稀土功能材料。美國前沿技術(Edge Technologies)公司1989年開始生產稀土大磁致伸縮材料,其商品牌號為Terfenol-D,隨后瑞典Feredyn AB公司也生產、銷售稀土大磁致伸縮材料,產品牌號為Magmeg 86,近10多年來,日本、俄羅斯、英國和澳大利亞等也相繼研究開發(fā)出TbDyFe2型磁致伸縮材料,并有少量產品銷售。據(jù)美國前沿技術公司統(tǒng)計,全世界Terfenol-D合金產量,1989年僅為100kg,1993年約1000kg,1995年達到10噸,而到1997年已達到70噸。美國國內每年用于聲納等器件的Terfenol-D材料價值約數(shù)百萬到1千萬美元,聲納、油壓機、機器人等器件的市場金額每年約6億美元。該公司的總裁Larson還預測稀土超磁致伸縮材料已進入一個穩(wěn)定的需求增長期,其成長趨勢與釹鐵硼NdFeB永磁材料極為相似;TbDyFe材料的未來市場為:2000年2億美元,2005年4億美元, 2010年8億美元,2015年17.5億美元。
  稀土金屬鏑、鋱做為稀土超磁致伸縮材料的主要原材料,資源高度稀缺,隨著稀土超磁致伸縮材料市場的不斷擴大,未來稀土鏑、鋱價格上漲的潛力和投資價值將隨著時間的推移日益突顯。
 
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