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稀土超磁致伸缩材料或为未来最具潜力新材料

发布时间：2015/2/10 0:05:00

      新材料、信息技术和生物技术是当今世界高新技术产业的三大支柱，也是科技进步的重要体现。稀土元素因其独特的电、光、磁、热性能而被人们称之为新材料的“宝库”，广泛用于各种新材料，特别是功能材料，而功能材料又是全球新材料领域中的核心，占比约85%。磁致伸缩材料是目前研究、开发和应用较快的功能材料，在磁场作用下，具有伸长或压缩的性能，通过材料变形与磁场的相互作用，实现电磁能与机械能或声能相互转换功能，而当今世界具有*佳磁致伸缩特性和实用价值的磁致伸缩材料是Tb-Dy-Fe系合金，又叫Terfenol-D。它在低磁场驱动下产生的应变值高达1500～2000ppm，是传统的磁致伸缩材料如压电陶瓷的5～8倍、镍基材料的40～50倍，因此被称之为“稀土超磁致伸缩材料”，也被评为未来*具发展潜力的新材料之一。

“稀土超磁致伸缩材料”产生的应力大、能量密度高，可瞬间响应，并且具有可靠性高、居里温度高等优点，而且还是一种环保型材料;其所具有的*的电磁能与机械能或声能转换性能，是传统的磁致伸缩材料所无法比拟的。自从20世纪70年代发明稀土超磁致伸缩材料以来，经过30多年的研究与开发，稀土超磁致伸缩材料制造工艺不断完善、性能不断提高、成本不断降低，应用领域不断扩大，市场迅速发展,在军民两用高技术领域显示了广阔的应用前景，是21世纪军工与高新技术的重要战略材料。

稀土超磁致伸缩材料的应用范围十分广阔，涉及军事、民用等方方面面，著名的美国Etrema公司销售经理ToddKreamer先生称说：“Terfenol-D材料的应用行业及应用产品几乎是无限的。”迄今已有1000多超磁致伸缩材料种器件问世，应用面涉及航空航天、国防军工、电子、机械、石油、纺织、农业等诸多领域，大大促进了相关产业的技术进步。例如大功率换能器用于油井处理，可降低石油粘度，改善流动特性，大大提高石油产量。预计稀土超磁致伸缩材料的应用领域主要有以下几方面：1、军工及航空航天领域：水下舰艇移动通讯，探/检测系统，声音模拟系统，航空飞行器，地面运载工具和武器等;2、电子工业：微位移驱动器，机器人，超精密机械加工设备，精密仪器，光盘驱动器等;3、化工医疗：超声化学，超声医疗技术，助听器，大功率换能器等;4、海洋科学与工程：海流分布、水下地貌、地震预报等的勘测装置，发射及接收声讯号的大功率低频声纳系统等;5、机械及汽车工业：自动刹车系统，燃料/注入喷射系统，高性能微型机械功率源等。

近年来，随着稀土超磁致伸缩材料应用范围的扩大，产量不断增加，已成为继稀土永磁材料之后的又一大稀土功能材料。美国前沿技术(EdgeTechnologies)公司1989年开始生产稀土大磁致伸缩材料，其商品牌号为Terfenol-D，随后瑞典FeredynAB公司也生产、销售稀土大磁致伸缩材料，产品牌号为Magmeg86，近10多年来，日本、俄罗斯、英国和澳大利亚等也相继研究开发出TbDyFe2型磁致伸缩材料，并有少量产品销售。据美国前沿技术公司统计，全世界Terfenol-D合金产量，1989年仅为100kg，1993年约1000kg，1995年达到10吨，而到1997年已达到70吨。美国国内每年用于声纳等器件的Terfenol-D材料价值约数百万到1千万美元，声纳、油压机、机器人等器件的市场金额每年约6亿美元。该公司的总裁Larson还预测稀土超磁致伸缩材料已进入一个稳定的需求增长期，其成长趋势与钕铁硼NdFeB永磁材料极为相似;TbDyFe材料的未来市场为：2000年2亿美元，2005年4亿美元，2010年8亿美元，2015年17.5亿美元。

稀土金属镝、铽做为稀土超磁致伸缩材料的主要原材料，资源高度稀缺，随着稀土超磁致伸缩材料市场的不断扩大，未来稀土镝、铽价格上涨的潜力和投资价值将随着时间的推移日益突显。2014年10月31日，泛亚有色金属交易所正式上市稀土品种氧化镝和氧化铽，开启了中国投资者以商业收储模式保护我国优势稀土资源的新模式。此次泛亚交易所的市场化收储是对国家收储的一种更有效的补充，能够起到更合理的保护稀土资源、发掘其市场价值的作用。