反振动与减振器应用到运载工具.doc

反振动与减振器应用到运载工具，如汽车等，可使汽车振动减少到令人舒服的程 度。 用稀土超磁致伸缩材料制造的微位移驱动器，可用于机器人、自动控制、 超精密机械加工、红外线、电子束、激光束扫描控制、照相机快门、线性电机、 智能机翼、燃油喷射系统、微型泵、阀门、传感器等等。 专家认为，稀土超磁致伸缩材料的应用可诱发一系列的新技术，新设备， 新工艺。它是可提高一个国家竞争力的材料，是21 世纪战略性功能材料。 稀土超磁致伸缩材料是下一世纪最有应用前景的稀土功能材料之一，是高 新技术的物质基础。它的用途还在开发之中，其应用前景和市场十分广阔的接收系统，将回声信息转变成电信息与图像，以及图像识别系统等。其中声发 射系统中的水声发射换能器及其材料是关键技术之一。过去声纳的水声发射换能 器主要用压电陶瓷材料（PZT）来制造。这种材料制造的水声换能器的频率高 （20kHz 以上），同时发射功率小，体积大，笨重。另外随舰艇隐身技术的发展， 现代舰艇可吸收频率在 3．0kHz以上的声波，起到隐身的作用。各工业发达国家 都正在大力发展低频（频率为几十至 2000 赫兹），大功率（声源级约 220dB） 的声纳用或水声对抗用发射水声换能器，并已用于装备海军。低频可打破敌方舰 艇的隐身技术，大功率可探测更远距离的目标，同时体积小，重量轻，可提高舰 艇的作战能力。低频大功率是声纳用和水声对抗用发射水声换能器今后的发展方 向。而制造低频大功率水声发射换能器的关键材料是稀土超磁致伸缩材料。发展 稀土超磁致伸缩材料对发展声纳技术、水声对抗技术、海洋开发与探测技术将起 到关键性作用。日本已用稀土超磁致伸缩材料来制造海洋声学断层分析系统 O AT （Ocean Acoustic Topography）和海洋气候声学温度测量系统 A TOC （The Acoustic Thermometry of Ocean climate）的水声发射换能器，其信号可发射 到 1000km 的范围，可用于测量海水温度和海流的分布图。 稀土超磁致伸缩材料在声频和超声技术方面也有广阔的应用前景。例如用 该材料可制造超大功率超声换能器。过去的超声换能器主要是用压电陶瓷（PZT） 材料来制造。它仅能制造小功率（≤2．0kW）的超声波换能器，国外已用稀土超 磁致伸缩材料来制造出超大功率（6—25kW）的超声波换能器。超大功率超声波 技术可产生低功率超声技术所不能产生的新物理效应和新的用途，如它可使废旧 轮胎脱硫再生，可使农作物大幅度增产，可加速化工过程的化学反应。有重大的 经济、社会和环保效益；用该材料制造的电声换能器，可用于波动采油，可提高 油井的产油量达 20％~100％，可促进石油工业的发展；用该材料制造的薄型（平 板型）喇叭，振动力大，音质好，高保真，可使楼板、墙体、桌面、玻璃窗振动 和发音，可作水下音乐、水下芭蕾伴舞的喇叭等。 此外，用该材料可制造反噪声与噪声控制，反振动与振动控制系统。将一 个咖啡杯人力反噪声控制器安装在与引擎推进器相连接的部件内，使它与噪声传 感器联接，可使运载工具的噪声降低到使旅客感到舒服的程度（≤20dB）以下。材料（下面简称 T b－Dy— Fe 材料）的λ达到 1500~2000ppm，比前两类材料的 λ大 1~2 个数量级，因此称为稀土超磁致伸缩材料。 特点 和传统超磁致伸缩材料及压电陶瓷材料（PZT）相比，稀土超磁致伸缩材料 是佼佼者，它具有下列优点：磁致伸缩应变λ比纯 N i 大 50倍，比PZT材料大 5—25 倍，比纯 N i 和 Ni－Co 合金高 400~800 倍，比 PZT 材料高14~30倍；磁 致伸缩应变时产生的推力很大，直径约 l0mm 的 Tb－Dy－Fe的棒材，磁致伸 缩时产生约 200 公斤的推力：能量转换效率（用机电耦合系数 K33表示）高达 70％，而 Ni 基合金仅有 16％，PZT 材料仅有 40~60％；其弹性模量随磁场而变 化，可调控；响应时间（由施加磁场到产生相应的应变λ所需的时间称响应时间） 仅百万分之一秒，比人的思维还快；频率特性好，可在低频率（几十至1000赫 兹）下工作，工作频带宽；稳定性好，可靠性高，其磁致伸缩性能不随时间而变 化，无疲劳，无过热失效问题。 技术上的应用 由于磁致伸缩材料在磁场作用下，其长度发生变化，可发生位移而做功或 在交变磁场作用可发生反复伸张与缩短，从而产生振动或声波，这种材料可将电 磁能（或电磁信息）转换成机械能或声能（或机械位移信息或声信息），相反也 可以将机械能（或机械位移与信息）。转换成电磁能（或电磁信息），它是重要 的能量与信息转换功能材料。它在声纳的水声换能器技术，电声换能器技术、海 洋探测与开发技术、微位移驱动、减振与防振、减噪与防