内容简介

《磁致伸缩材料》主要讨论了磁致伸缩合金的材料学原理与技术，简明论述了磁致伸缩材料的物理效应和功能特性、磁致伸缩材料的发展和种类及与当代新技术的关系，论述了磁致伸缩材料的磁学基础。在此基础上，讨论了磁致伸缩与磁弹性、磁致伸缩应变与磁弹性的关联。书中较系统地讨论了稀土铁系、铁基系（包括Fe-Ga、Fe-AI、Fe-Co）和钴铁氧体磁致伸缩材料的相图、相结构、相转变、成分、显微结构、织构与工艺参数及性能相互依赖关系规律，其中涉及定向晶体生长块体材料、轧制薄板与丝材及粉末冶金法制造钴铁氧体磁致伸缩材料。除了Fe-Co合金是20世纪50-60年代研发的以外，其他的都是近10～30年发展起来的磁致伸缩材料。
　　磁致伸缩材料是磁功能材料的一类。这些磁致伸缩材料具有共性，也各有其材料学与制备技术的特性。《磁致伸缩材料》适合从事磁功能材料研究的科研人员，以及材料生产与相关应用的科技人员，如适合从事超声技术、传感器技术、电声技术、声呐技术、换能器技术、驱动器技术以及机电一体化等技术的科技人员与管理人员阅读。《磁致伸缩材料》也可作为大专院校材料科学与工程专业师生的教学用书。

目录

目录第1章绪论...151.1磁致伸缩材料的物理效应...151.1.1线性磁致伸缩效应（焦耳效应）...151.1.2维拉里（Villari）效应...161.1.3魏德曼（Weidemann）效应...161.1.4魏德曼效应逆效应...161.1.5阻尼效应...161.1.6ΔE效应...171.1.7新材料新效应--拉胀效应...181.2磁致伸缩材料的功能特性...181.2.1将电（磁）能转换为机械能的特性...181.2.2将机械能转化为电磁能的特性...
181.2.3扭转力矩与电磁能的相互转换...181.2.4将机械能转化为热能的特性...181.2.5快速锁定与快速解锁机械系统...191.3磁致伸缩材料的发展...191.3.1磁致伸缩材料...191.3.2磁致伸缩材料的发展...191.4磁致伸缩材料的种类和技术性能的比较...211.4.1磁致伸缩材料的种类...211.4.2磁致伸缩材料的性能比较...211.5新磁致伸缩材料在高新技术中的运用...23参考文献...24第2章磁致伸缩材料磁学理论概要...
262.1磁致伸缩现象与磁学基础...262.2磁学量的定义与单位制...272.3原子的电子结构与原子磁矩μj292.3.1磁性的普遍性...292.3.2孤立原子的电子结构...292.3.3电子轨道磁矩μl312.3.4电子的自旋磁矩μS322.3.5孤立原子的原子磁矩μJ332.3.6晶体中的原子磁矩...332.4自发磁化理论要点...352.4.13d金属与合金的自发磁化与磁有序...352.4.2稀土金属的自发磁化与磁有序...372.4.3稀土金属间化合物的自发磁化...
392.5铁磁体中的磁自由能与磁畴结构...392.5.1静磁能...412.5.2磁晶各向异性能EK.412.5.3退磁场与退磁场能...442.5.4磁致伸缩与磁弹性能...462.5.5磁畴壁与畴壁能...462.5.6磁畴的形成和磁畴结构...492.6技术磁化与反磁化过程...512.6.1技术磁化与反磁化过程...512.6.2畴壁位移的磁化过程...522.6.3磁矩转动的磁化过程...542.7交流磁场中磁化过程与能量损耗...552.7.1
铁磁性材料在交流磁场中的磁化特点...562.7.2铁磁材料在交流磁场中的能量损耗...57参考文献...63第3章磁致伸缩与磁弹性...653.1磁致伸缩与磁状态变化的关系...653.1.1直接交换作用能引起的磁致伸缩效应...653.2.2外磁场中磁化产生的线性磁致伸缩应变...663.2.3力致磁致伸缩效应...663.2多晶材料线致磁致伸缩应变λs的表述...663.3立方晶系单晶体的线性磁致伸缩应变表述...683.3.1立方晶系单晶体线性磁致伸缩应变的方程式...
683.3.2磁致伸缩应变系数和的测量...703.4弹性变形与弹性常数...723.4.1概述...723.4.2材料简单受力的弹性变形与弹性常数...723.4.3复杂应力作用下材料的弹性变形与弹性常数...733.5立方结构材料的磁弹性能以及磁致伸缩应变与弹性常数的关联...793.5.1概述...793.5.2简单立方晶体材料的磁弹性能...803.5.3体心立方晶体与面心立方晶体材料的磁弹性能Eme813.5.4立方晶体弹性能...823.5.5线性磁致伸缩应变与磁弹性常数的关联...
823.6立方结构铁磁材料的应力能与应力各向异性...843.6.1应力能的表述...843.6.2立方结构材料应力引起的各向异性...863.7材料磁滞伸缩应变λs的理论值与影响实际值的因子...883.7.1(或)的物理意义...893.7.2晶体取向因子αGO.893.7.3磁畴结构因子βＤＯ.903.7.4γ（HHs）因子...913.8磁致伸缩材料应用的原理和对材料的性能（技术参量）的要求...913.8.1磁致伸缩材料的应用原理...913.8.2磁致伸缩驱动棒的能量转换原理和磁机械耦合常数k33
933.8.3使用对磁致伸缩材料性能的要求...96参考文献...99第4章稀土铁系磁致伸缩材料...1004.1稀土磁致伸缩材料的发展...1004.2RFe2系材料的相图，稀土铁化合物的结构与内禀磁特性...1024.2.1Tb-Fe、Dy-Fe、Sm-Fe二元系相图...1024.2.2Tb-Dy的二元相图...1044.2.3R-Fe二元化合物的晶体结构和磁致伸缩...1054.3（Tb,Dy）Fe2合金的磁晶各向异性的相互补偿...1114.4TbxDy1-xFe2稀土巨磁致伸缩材料的制备与晶体生长原理...
1144.4.1概述...1144.4.2熔体定向凝固制造单晶或取向多晶材料的技术...1154.4.3熔体定向凝固制备轴向取向柱晶材料的原理...1184.4.4Tb-Dy-Fe区熔定向凝固时轴向择优生长方向...1204.5Tb-Dy-Fe合金的晶体定向凝固晶体轴向取向与商品巨磁致伸缩材料...1224.5.1Tb-Dy-Fe合金单晶体磁致伸缩应变的各向异性...1224.5.2非取向多晶与取向多晶体的磁致伸缩应变...1244.5.3Tb-Dy-Fe合金的[112]轴向取向的磁致伸缩应变l112
1254.5.4Tb-Dy-Fe合金的[110]轴向取向的磁致伸缩应变l1101264.5.5商品稀土巨磁致伸缩材料及其特性...1284.6稀土巨磁致伸缩材料(Tb,Dy)Fey的显微结构...1304.6.1Tb-Dy-Fe三元合金的相图和相组成...1304.6.2Tb0.27~0.35Dy0.73~0.65Fe1.95合金铸态的显微组织...1324.6.3重稀土元素Tb和Dy在组成相中的分布...1334.6.4Tb-Dy-Fe磁致伸缩材料的晶体缺陷...1354.7稀土巨磁致伸缩材料Tb-Dy-Fe的热处理...
1374.7.1概述...1374.7.2一般热处理...1374.7.3热处理前后材料的显微组织结构的变化...1384.7.4磁场热处理...1394.8Tb-Dy-Fe的畴结构与磁化过程...1444.8.1概述...1444.8.2Tb-Dy-Fe的畴结构...1444.8.3磁化过程与磁致伸缩应变...1464.9预压应力与磁致伸缩材料的性能...1474.9.1概述...1474.9.2预压应力的大小对l~H曲线的影响...1484.9.3预压应力大小对k33曲线的影响...
1494.9.4三种轴向取向样品形成90°畴结构所需的预压应力...1494.10其他稀土磁致伸缩材料...1514.11Tb-Dy-Fe材料的稳定性...1524.11.1化学稳定性...1534.11.2环境稳定性...153参考文献...155第5章Fe-Ga系磁致伸缩材料基础...1585.1概述...1585.2Fe基磁致伸缩合金相图...1585.2.1Fe-Ga二元系平衡相图与相关系...1585.2.2Fe-Ga二元系亚稳定（非平衡）相图与相关系...1595.2.3
Fe-Al与Fe-Be平衡相图...1605.2.4Fe-Al与Fe-Ga二元系亚稳相图的比较...1625.3Fe-Ga二元系存在相的总结...1635.3.1A2相的晶体结构...1635.3.2B2相的晶体结构...1645.3.3DO3相的晶体结构...1655.3.4DO19相晶体结构...1655.3.5L12相晶体结构（或稀Cu3Au型结构）...1665.4Fe-Ga合金中各种相的物理性质...1665.4.1晶体结构参数...1665.4.2力学性能...
1675.4.3磁学性能与磁致伸缩性能...1685.4.4不同相的居里温度...1725.4.5其他物理性能...1725.5二元系Fe100-xGax的性能与Ga含量x的关系...1725.5.1和与Ga含量的关系...1725.5.2其他性能与Ga含量的关系...1755.5.2.1饱和磁极化强度Js与Ga含量x的关系5.5.2.2磁晶各向异性常数K1和K2随x的变化5.5.2.3居里温度Tc与点阵常数a与x的关系5.5.2.4弹性常数-b1和c＇与Ga含量x的关系5.5.2.5
弹性性能，拉胀行为与Ga含量x的关系5.5.2.6超精细场hf与Ga含量的x关系5.6Fe-Ga合金的相转变与相识别...1835.6.1讨论Fe-Ga合金相变的必要性...1835.6.2富Fe区（x=5-35at.%Ga）相转变的特点...1835.6.3富Fe区（x=5-35at.%Ga）Fe-Ga合金的恒温相变过程...1845.6.4富Fe区（x=5-37at.%Ga）合金以不同速度冷却的相变...1865.6.5Fe-Ga合金中存在多种相的识别...1885.6.5.1
A2相与DO3相的识别5.6.5.2识别A2相与DO3相的实例5.7A2相固溶体的微结构...1965.7.1研究A2相固溶体的微结构的必要性...1965.7.2Fe-Ga合金A2相固溶体的微结构的特征和研究手段...1975.7.3用HRXRD和高能透射XRD技术研究A2相固溶体结构的不均匀性...1985.7.4A2相固溶体结构不均匀性的本质...2015.7.4.1A2相中的短程序（SRO）5.7.4.2A2相中的共格或非共格纳米DO3沉淀5.8Fe-Ga合金磁致伸缩应变与成分、显微结构及磁弹性的关系...
2075.8.1决定A成分区内的变化与第一个峰值的主要因素...2075.8.2决定B成分区内的变化的主要因素...2085.8.3决定C成分区内及第二个峰值的主要因素...2095.8.4决定D成分区内变化的主要因素...2125.9第三组元添加对Fe-Ga单晶合金磁致伸缩性能的影响...2135.9.1概述...2135.9.2少量添加间隙原子（C、N、B）对Fe-Ga合金单晶体性能的影响...2135.9.3添加取代Ga的金属元素对Fe-Ga合金单晶样品性能的影响...
2165.9.4添加过渡族金属元素对Fe-Ga-M合金性能的影响...2195.10Fe-Ga合金单晶体的畴结构...2215.10.1研究磁畴结构的目的...2215.10.2样品制备方法对MFM磁畴结构的形貌的影响...2215.10.3决定Fe-Ga合金磁畴结构的因子...2255.10.3.1能量因子5.10.3.2多晶体那个晶体取向因子和应力分布因子对畴结构的影响5.10.4观察磁畴方法（技术）的选择...2265.11Fe-Ga合金织构表述...2295.11.1
铁基合金单晶体磁致伸缩应变的各向异性和材料的织构...2295.11.2材料织构的表述...2305.11.2.1极图5.11.2.2反极图5.11.2.3材料中几种代表性织构5.11.3晶体取向分布函数（ODF）...2325.12Fe-Ga材料应力退火处理和磁场退火处理...2345.12.1应力退火处理工艺...2345.12.2应力退火对Fe-Ga合金磁滞伸缩性能的影响...2355.12.3Fe-Ga应力退火处理感生的单轴各向异性的来源与模拟计算...2395.12.3.1
应力退火处理感生的单轴各向异性的来源5.12.3.2应力退火处理单晶棒状样品性能的模拟计算5.12.4Fe-Ga合金的磁场退火处理...2445.12.4.1磁场退火工艺5.12.4.2Fe-Ga磁场退火后形成的单轴各向异性5.12.4.3样品单轴各向异性常数的确定5.12.5Fe-Ga合金磁场退火与应力退火结果的比较...2475.13Fe-Ga磁致伸缩材料性能的压力效应5.13.1研究压力效应的必要性5.13.2