新型Fe基磁致伸缩材料大载荷下磁致伸缩行为研究

研究新型磁致伸缩材料的大载荷特性，不仅是大载荷高精度仪器平台微位移控制和主动减振、深海通讯和探测、机器人驱动系统等高技术领域发展的需要，同时也是磁致伸缩材料新的研究热点。Fe基磁致伸缩材料力学性能好，具备大载荷下应用的可能，然而，其大载荷下的磁致伸缩行为尚不清楚。本项目是在前期通过合金化研制出的高模量新型Fe基磁致伸缩材料的基础上，研究大载荷条件下新型Fe基磁致伸缩材料的弹性模量、及其磁性和磁致伸缩随预压应力的变化规律及作用机制，揭示磁弹性能作用下磁畴转动的路径和物理本质，建立大载荷条件下磁致伸缩饱和场和压磁系数与压应力关系数学表达式，弄清在大载荷作用下的线性磁致伸缩、磁致伸缩跳跃效应、饱和磁致伸缩和磁致伸缩滞后等磁致伸缩行为，获得设计大载荷特性新型磁致伸缩材料的基本要素，从而，设计和研制出大载荷条件下应用的高模量高磁致伸缩性能新型磁致伸缩材料，为磁致伸缩材料在大载荷条件下应用奠定基础。

从唯象理论模拟和实验两方面系统研究了FeGa合金在大载荷条件（0 ~ 430 MPa）下磁致伸缩行为，包括：线性磁致伸缩、磁致伸缩跳跃效应、饱和磁致伸缩和磁致伸缩滞后等。在430MPa高预压力条件下，获得国际公开报道最高的高达300ppm的磁致伸缩性能；发现了FeGa合金磁致伸缩性能随压应力呈两个阶段的变化规律；揭示了磁致伸缩行为在低压应力载荷下以磁晶各向异性能为主导、在大压应力载荷下以磁弹性能为主导的磁畴转动路径和物理机制；建立了大载荷条件下FeGa合金磁致伸缩饱和场和压磁系数与压应力的关系数学表达式；获得了设计大载荷特性新型磁致伸缩材料的基本要素；设计并研制出了具有大载荷条件下应用潜力的高模量高磁致伸缩性能新型FeGa磁致伸缩材料，为满足大载荷条件下应用的磁致伸缩材料奠定了重要的基础。