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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4910
  新材料、信息技術(shù)和生物技術(shù)是當(dāng)今世界高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的三大支柱,也是科技進(jìn)步的重要體現(xiàn)。稀土元素因其獨(dú)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(lǐng)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(yīng)用較快的功能材料,在磁場(chǎng)作用下,具有伸長(zhǎng)或壓縮的性能,通過材料變形與磁場(chǎng)的相互作用,實(shí)現(xiàn)電磁能與機(jī)械能或聲能相互轉(zhuǎn)換功能,而當(dāng)今世界具有最佳磁致伸縮特性和實(shí)用價(jià)值的磁致伸縮材料是Tb-Dy-Fe系合金,又叫Terfenol-D。它在低磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下產(chǎn)生的應(yīng)變值高達(dá)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(píng)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(chǎn)生的應(yīng)力大、能量密度高,可瞬間響應(yīng),并且具有可靠性高、居里溫度高等優(yōu)點(diǎn),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(jī)械能或聲能轉(zhuǎn)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(jì)70年代發(fā)明稀土超磁致伸縮材料以來,經(jīng)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(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大,市場(chǎng)迅速發(fā)展,在軍民兩用高技術(shù)領(lǐng)域顯示了廣闊的應(yīng)用前景,是21世紀(jì)軍工與高新技術(shù)的重要戰(zhàn)略材料。
  稀土超磁致伸縮材料的應(yīng)用范圍十分廣闊,涉及軍事、民用等方方面面,著名的美國(guó)Etrema公司銷售經(jīng)理Todd Kreamer先生稱說:“Terfenol-D材料的應(yīng)用行業(yè)及應(yīng)用產(chǎn)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(yīng)用面涉及航空航天、國(guó)防軍工、電子、機(jī)械、石油、紡織、農(nóng)業(yè)等諸多領(lǐng)域,大大促進(jìn)了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進(jìn)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(dòng)特性,大大提高石油產(chǎn)量。預(yù)計(jì)稀土超磁致伸縮材料的應(yīng)用領(lǐng)域主要有以下幾方面:1、軍工及航空航天領(lǐng)域:水下艦艇移動(dòng)通訊,探/ 檢測(cè)系統(tǒng),聲音模擬系統(tǒng),航空飛行器,地面運(yùn)載工具和武器等;2、電子工業(yè):微位移驅(qū)動(dòng)器,機(jī)器人,超精密機(jī)械加工設(shè)備,精密儀器,光盤驅(qū)動(dòng)器等;3、化工醫(yī)療:超聲化學(xué),超聲醫(yī)療技術(shù),助聽器,大功率換能器等;4、海洋科學(xué)與工程:海流分布、水下地貌、地震預(yù)報(bào)等的勘測(cè)裝置,發(fā)射及接收聲訊號(hào)的大功率低頻聲納系統(tǒng)等;5、機(jī)械及汽車工業(yè):自動(dòng)剎車系統(tǒng),燃料/注入噴射系統(tǒng),高性能微型機(jī)械功率源等。
  近年來,隨著稀土超磁致伸縮材料應(yīng)用范圍的擴(kuò)大,產(chǎn)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(guó)前沿技術(shù)(Edge Technologies)公司1989年開始生產(chǎn)稀土大磁致伸縮材料,其商品牌號(hào)為Terfenol-D,隨后瑞典Feredyn AB公司也生產(chǎn)、銷售稀土大磁致伸縮材料,產(chǎn)品牌號(hào)為Magmeg 86,近10多年來,日本、俄羅斯、英國(guó)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(chǎn)品銷售。據(jù)美國(guó)前沿技術(shù)公司統(tǒng)計(jì),全世界Terfenol-D合金產(chǎn)量,1989年僅為100kg,1993年約1000kg,1995年達(dá)到10噸,而到1997年已達(dá)到70噸。美國(guó)國(guó)內(nèi)每年用于聲納等器件的Terfenol-D材料價(jià)值約數(shù)百萬到1千萬美元,聲納、油壓機(jī)、機(jī)器人等器件的市場(chǎng)金額每年約6億美元。該公司的總裁Larson還預(yù)測(cè)稀土超磁致伸縮材料已進(jìn)入一個(gè)穩(wěn)定的需求增長(zhǎng)期,其成長(zhǎng)趨勢(shì)與釹鐵硼NdFeB永磁材料極為相似;TbDyFe材料的未來市場(chǎng)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(chǎng)的不斷擴(kuò)大,未來稀土鏑、鋱價(jià)格上漲的潛力和投資價(jià)值將隨著時(shí)間的推移日益突顯。
 
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