美借助传统冶炼技术制造磁敏感合金
时间:2017-12-07

  科学网 - 美国使用传统的冶炼技术来制造磁敏合金

  (来源:美国物理学家网络)

  据美国“物理学家组织网”近日报道,美国科学家将现代材料科学与古代冶炼技术相结合,开发出一种新型钴铁合金,具有良好的磁致伸缩性,不需要使用稀土元素,易于生产,预计将被用于制造磁场控制传感器和微机械装置。

  新的钴铁合金具有巨大的磁致伸缩性。铁磁性物质在外部磁场中,尺寸会被拉长或缩短,去除外部磁场,并恢复原来的长度,这种现象被称为磁致伸缩效应。具有强磁致伸缩的铁磁体的使用可用于各种应用,例如微机械装置中的敏感磁场探测器和精密致动器(主要用于制造微米传感器和硅芯片上的微型马达)等。磁致伸缩装置不需要电线和可以由外部磁场控制。

  为了找到最佳的金属和工艺组合,由马里兰大学的竹内一郎(Ichiro Takeuchi)领导的研究小组制作了数百个10毫米长的小型测试悬臂,看起来像跳水板。研究人员用一层薄薄的合金包裹起来,缓慢地改变了整个悬臂阵列的钴铁比。在整个过程中使用两种不同的热处理:首先将合金加热到最高温度,然后突然在水中骤冷。淬火是一种传统的冶金技术,固化处于特定状态的材料的微观结构。

  美国国家标准与技术研究院(NIST)和斯坦福同步加速器光源(SSRL)的测量表明,新的钴 - 铁合金在0.01特斯拉的磁场下表现出巨大的磁致伸缩效应。这种新型合金具有复杂的非均相纳米结构,其中富钴晶体嵌入不同的富铁晶体结构中。竹内一郎表示,这种新型合金的磁致伸缩效应稍好于稀土元素(这是最好的磁致伸缩材料)制成的铽镝铁合金,但具有不使用稀土元素的优点。

  NIST材料科学家威尔·奥斯本(Will Osborne)表示,磁致伸缩器件由于其操作的简便性而受到越来越多的关注,比普通的压电微器件更加微妙。压电晶体通常是氧化物,通常是脆性的而且最新的磁致伸缩合金是由金属制成的,更容易与现有的器件制造方法兼容,这是制造下一代微机械设备的理想材料。

  美国生理学家网络报告(英文)

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