磁致伸缩材料与器件PDF电子书下载

1磁致伸缩原理 1

1.1磁致伸缩效应及其唯象理论 1

1.1.1磁致伸缩效应 1

1.1.2磁致伸缩的唯象理论 2

1.1.3自发磁致伸缩的计算 6

1.2磁致伸缩的微观理论 8

1.2.1铁磁体的磁致伸缩起源 8

1.2.2磁致伸缩的原子模型 11

1.2.3磁致伸缩的单离子模型 13

1.3磁致伸缩的影响因素 14

1.3.1磁弹性能 15

1.3.2温度对磁致伸缩的影响 17

1.3.3合金成分对磁致伸缩的影响 18

参考文献 21

2磁致伸缩材料 23

2.1磁致伸缩材料的发展历程 23

2.2铁基合金 26

2.2.1铁-镓合金 26

2.2.2铁-（铝，铍）合金 30

2.2.3铁-镓-（铝，铍）合金 33

2.2.4过渡金属及其氧化物 37

2.3稀土金属与稀土-锌金属化合物 39

2.3.1稀土金属及合金 39

2.3.2稀土-锌金属化合物 44

2.4稀土-铁二元金属化合物 48

2.5铽-镝-铁金属化合物 52

2.5.1铽-镝-铁合金的结构与磁致伸缩 52

2.5.2元素替代对铽-镝-铁合金的结构与磁致伸缩的影响 56

2.5.3（Tb0.25 Dy0.65 Pr0.1）-Fe合金的磁致伸缩 60

2.6钐-（镝，镨）-铁合金的磁致伸缩 62

2.6.1钐-镝-铁合金的磁致伸缩性能 63

2.6.2钐-镨-铁合金的磁致伸缩性能 68

2.7磁致伸缩薄膜材料 72

2.8磁致伸缩复合材料 74

参考文献 82

3合金相图与材料制备 87

3.1合金相图 88

3.1.1铁基合金相图 88

3.1.2稀土-铁二元系合金相图 94

3.1.3稀土三元系合金相图 101

3.1.4稀土多元系合金相图 108

3.1.5 Sm-R-Fe-Co四元系相图 112

3.2磁致伸缩材料制备技术 121

3.2.1布里吉曼法（Bridgman） 122

3.2.2浮区法（float zone） 123

3.2.3丘克拉尔斯基法（Czochralski） 128

3.2.4烧结法 131

3.2.5黏结法 134

3.2.6氢化-歧化-脱氢法（HDD法） 136

3.3薄膜磁致伸缩材料的制备技术 139

3.4磁致伸缩材料的热处理 141

参考文献 146

4磁致伸缩材料的测试技术 150

4.1静态磁特性及电阻测试 150

4.1.1磁致伸缩 150

4.1.2磁感应强度 155

4.1.3磁导率的测量 156

4.1.4电阻的测量 157

4.2动态磁性能测量 158

4.2.1增量磁导率 158

4.2.2动态磁致伸缩系数 160

4.2.3柔顺系数 164

4.3阻抗频率特性和磁机械耦合系数 165

4.3.1阻抗频率特性 165

4.3.2磁机械耦合系数 167

4.4薄膜材料的磁致伸缩特性测试 171

参考文献 172

5磁致伸缩材料的应用 174

5.1磁致伸缩材料和压电陶瓷材料（PZT）的对比 174

5.2磁致伸缩材料在磁（电）-声换能器中的应用 176

5.2.1水声换能器 176

5.2.2大功率超声换能器 179

5.2.3用于扬声器的磁致伸缩电声换能器 180

5.3磁致伸缩材料在磁（电）-机械致动器中的应用 181

5.3.1精密致动器 181

5.3.2大量程致动器 184

5.3.3流量控制阀与燃料注入系统 186

5.4磁致伸缩材料的其他应用 188

5.5磁致伸缩薄膜材料的应用 193

5.5.1器件原理 193

5.5.2超声微马达 195

5.5.3流体控制器 196

5.5.4微型行走机械 197

参考文献 198

6磁致伸缩器件的设计 200

6.1器件的工作特点 200

6.2器件的结构特点 202

6.2.1器件的主要结构 202

6.2.2器件设计的关键问题 203

6.3器件的磁路结构设计 207

6.3.1磁致伸缩棒的驱动方式 207

6.3.2基于“路”的磁致伸缩棒中磁场的计算 209

6.3.3基于“场”的磁致伸缩棒中磁场的计算 211

6.3.4均匀磁场设计 215

6.3.5电磁线圈的设计 217

6.4器件的机械结构设计 220

6.4.1预应力的确定 220

6.4.2预压力的施加装置 222

6.5器件的冷却系统 225

6.6器件驱动电源的设计 227

6.6.1直流电源的设计 228

6.6.2交流驱动电源的设计 232

参考文献 236

7磁致伸缩器件的磁滞非线性模型 238

7.1磁致伸缩器件的模型 238

7.2磁致伸缩器件的磁滞非线性模型及参数辨识 241

7.2.1磁致伸缩器件的磁滞非线性模型 242

7.2.2基于混合遗传算法的磁滞模型参数辨识 259

7.3计及涡流效应的磁致伸缩器件动态模型 279

7.3.1基于电路的唯象动态模型 279

7.3.2基于能量损耗的物理动态模型 288

参考文献 294

8磁致伸缩致动器的控制系统及控制技术 299

8.1磁致伸缩致动器的控制 299

8.2磁致伸缩致动器的控制系统与实验研究 302

8.2.1致动器控制系统的设计 303

8.2.2致动器系统的实验研究 313

8.2.3致动器系统的线性动态模型 319

8.2.4致动器系统的单参数模糊自整定PID控制 326

8.3磁致伸缩致动器的磁滞非线性控制 340

8.3.1基于Preisach逆模型的磁滞非线性控制 340

8.3.2基于神经网络的磁滞非线性控制 347

参考文献 361

9磁致伸缩器件的测试技术 364

9.1磁致伸缩器件的主要性能参数 364

9.2静态特性的测试 364

9.2.1静态特性实验系统的组成 365

9.2.2静态特性实验及结果分析 367

9.3动态特性的测试 372

9.3.1动态特性实验系统的组成 372

9.3.2 50 Hz交流驱动时致动器的动态特性 373

9.3.3交流驱动时致动器的输出力特性 376

9.3.4不同频率交流驱动时应变的动态特性 379

9.4器件的温控实验 383

9.5虚拟仪器测试技术 385

9.5.1虚拟仪器 385

9.5.2基于虚拟仪器的综合实验平台 387

参考文献 391

附录 392

附录1磁学的量及其单位换算因子 392

附录2稀土金属的物理性质 394

附录3元素周期表（插页） 395

本书主要物理量符号、物理量名称、单位符号、单位名称对照表 395