一種77 - 373K磁致伸縮測量裝置的研制

作者：邱明輝、邱立新、 陳曉琴、 徐凡嫻、陸興

 

 

 

 

 

 

       目前驅動材料包括電致伸縮材料、 壓電陶瓷、 形狀記憶合金、 磁致伸縮材料等．其中 形狀記憶合金可產生的應變量最大， 但響應速度較慢；材料的響應速率相當快， 而其應變扯卻很小．近幾年國外出現了 一種新型驅動材料一－磁性形狀記憶合金

(MSMA'j'1. 它兼有上述兩種材料的優點：應變量大， 應變速率快．目前MSMA的研究 中，Ni心lnGa占絕大部分， 這主要是因為其形變量大，成本低[ll. NiMnGa合金的馬氏體 具有鐵磁性， 其馬氏體李晶在外磁場作用下產生取向重組， 從而產生應變．為了精確測量 Ni-Mn-Ga合金的磁致伸縮特性， 本文根據現有條件， 自行設計改裝了一套可變溫磁致 伸縮測量系統．

1 測量原理及組裝

       Ni-Mn-Ga合金的相變溫度多數略低于室溫且隨成分變化十分顯著， 而其磁致伸縮是由馬氏體李晶界的移動引起， 因此要求該裝置能夠降溫至室溫以下并易于變溫．為了測量準確又要求盛放試樣的器件受磁場干擾小， 故采用銅管組成低溫容器．最外兩層銅管之間可充液氮對試樣降溫．內層銅管外側繞有電阻絲可對試樣加熱． 工業陶瓷鉛電阻溫度計測撮試樣溫度， 精度大于O.IK. YJIOA恒流源供給鉛電阻溫度計恒定電流， 7081高精度數字電壓表讀出鉛電阻溫度計電 位．磁場由外斯型電磁鐵產生回采用XCDG1D13T 整流器， 以電流控制磁場變化．電流與磁場關系曲線可見對本裝置（外層銅管外徑為35.16mm)最大磁場為8000 0,. 應變測量采用BA120-2AA150型電阻應變片，其阻值為119.9士0.1n. 靈敏系數為2.12士1% . 貼片方向與磁場方向平行，半橋法接線并由YJ-31-PlOR靜態應變儀測量應變。

2 裝置的驗證

       為了檢驗本裝置的準確性，本文測措了多晶銖的磁致伸縮系數．測量結果如圖3所 示，結果和文獻[5]給出錦飽和磁致伸縮系數-33µe基本符合．

        另外還選取Nh,Mn。長詛。.M.os合金試樣進行測扯，試樣的結晶方向和磁場方向平行．

1)采取變溫測撮，首先將試樣加熱至373K,后緩慢冷卻，同時對試樣施加8OOOOe的磁場，當達到一定溫度時保溫，對應變儀調零，然后進行測試．隨著溫度的降低，磁致伸縮星隨之增大．

2)試樣溫度分別固定在283.65K、301.4K、322.12K,測量其磁致伸縮系數與磁場強度H的關系。

3結論

        從以上的測扯結果可以看出本裝置的精確程度已經達到了磁性材料研究所需要的要 求， 這就為以后研究磁性記憶合金材料提供了可靠儀器．

 

 

 

 

 

 

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