稀土超磁緻伸縮材料具有伸縮系數大、響應速度快(微秒級)、控制精度高(10-1-10-3微米)、能量轉換率高(k33=0.76)、産生能量大(可做幾十千瓦換能器)、驅動電壓低(幾十伏到上百伏)、頻帶寬、抗壓強度高(700MPa)、有逆磁緻伸縮現象、穩定性好無疲勞失效問題等特點,在換能器方面具有非常明顯的優勢。
1 水聲換能器用于海洋探測技術
在低頻大功率換能器方面可以開發出頻率為幾十至2000赫茲,功率達220dB聲源級的大功率低頻水聲換能器。用其制做的聲納裝備艦艇可以增強隐身探測能力,探測距離更遠,同時體積小、重量輕。因此,發展铽镝鐵大磁緻伸縮材料對發展聲納技術、水聲對抗技術、海洋開發與探測技術将起到關鍵性作用。
2 大功率聲換能器用于石油開采
大功率聲換能器,用于波動采油,在振動源50公裡範圍内都有不同程度的增産,産量可以提高20%~100%。
3 大功率聲換能器用于大功率音響
稀土超磁緻伸縮材料聲換能器可以在聲頻的全頻帶響應,瞬态特性好。由于驅動力大,可以帶動多種剛性闆發聲,發聲闆可以是木、金屬、玻璃、石質等,其功率可以做到千瓦級,是大功率音響設備的發展方向。
4 大功率聲換能器用于振動時效
稀土大磁緻伸縮材料大功率聲換能器振動時效設備,與傳統的電機式驅動器相比,其壽命長、頻率高,而且可以有一個控制台控制多個振子同步振動完成大工件的振動時效工作。
5 大功率聲換能器用于振動焊接和振動鑄造
稀土超磁緻伸縮材料大功率聲換能器用于振動焊接和振動鑄造可以改善焊接件焊縫或鑄件微觀組織、細化晶粒,提高工件的性能。
6 大功率聲換能器在地質勘探中的應用
稀土超磁緻伸縮材料大功率聲換能器用于陸地聲呐進行地質勘探,減少了地質勘探中的鑽眼數量,提高了勘探準确性,為地質勘探按上了眼睛。
7 超聲換能器代替壓電陶瓷換能器用于超聲清洗等設備
由于稀土大磁緻伸縮材料能量密度高,是壓電陶瓷的幾倍到幾十倍,因此,用該材料制作的大功率超聲換能器,功率可達到上千瓦。除此之外,稀土超磁緻伸縮材料換能器還具有使用電壓低、可連續工作等優勢,因而安全高效。
8 稀土超磁緻伸縮材料聲換能器在其它領域的應用
除代替進口壓電陶瓷材料換能器應用于傳統超聲應用領域如超聲清洗、超聲破碎、超聲打孔、超聲焊接、超聲乳化等方面外,還可産生傳統超聲換能器不能産生的新物理效應和新的用途,如可使廢舊輪胎脫硫再生,可使農作物大幅增産,可加速化學反應,提高聚合物擠出件的性能等。
總之,稀土超磁緻伸縮材料大功率聲/超聲換能器因其功率大、易控制、能連續工作等特點,可以開發出許多新的應用。
圖1 超磁緻伸縮材料陸地聲呐換能器
圖2 稀土超磁緻伸縮材料振動焊接換能器
圖3 稀土超磁緻伸縮材料音響換能器
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