鋱鏑鐵大磁致伸縮材料-征求意見稿

鋱鏑鐵大磁致伸縮材料本文件規(guī)定了鋱鏑鐵大磁致伸縮材料的牌號(hào)、要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則和包裝、標(biāo)志、運(yùn)輸、貯存及隨行文件。本文件適用于定向凝固工藝生產(chǎn)的鋱鏑鐵大磁致伸縮材料。2規(guī)范性引用文件下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。其中，凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T2828.1—2012計(jì)數(shù)抽樣檢驗(yàn)程序第1部分：按接受質(zhì)量限（AQL）檢索的逐批檢驗(yàn)抽樣計(jì)劃GB/T7314金屬材料室溫壓縮試驗(yàn)方法GB/T8170數(shù)值修約規(guī)則與極限數(shù)值的表示和判斷GB/T9637電工術(shù)語磁性材料與元件GB/T13012軟磁材料直流磁性能的測(cè)量方法GB/T17803稀土產(chǎn)品牌號(hào)表示方法GB39176稀土產(chǎn)品的包裝、標(biāo)志、運(yùn)輸和貯存3術(shù)語和定義GB/T9637界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。磁致伸縮系數(shù)magnetostrictivecoefficient在外磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生的尺寸相對(duì)變化量（應(yīng)變），用λ表示。測(cè)量方向與外加磁場(chǎng)方向平行時(shí)所測(cè)得的磁致伸縮系數(shù)為平行磁致伸縮系數(shù)，用λ∥表示。3.2動(dòng)態(tài)磁致伸縮系數(shù)dynamicmagnetostrictivecoefficient平行磁致伸縮系數(shù)隨磁場(chǎng)變化的變化率稱為動(dòng)態(tài)磁致伸縮系數(shù)，用d33表示，單位為m/A。d33=dλ∥∕dH3.3磁致伸縮溫度系數(shù)temperaturecoefficientofmagnetostriction在一定磁場(chǎng)與預(yù)壓應(yīng)力下，平行磁致伸縮系數(shù)隨溫度變化的變化率，用αλ表示，單位為1/℃。αλ=dλ∥∕dT3.4磁致伸縮不均勻度nonuniformityofmagnetostriction2GB/TXXXX-202X一定勻強(qiáng)磁場(chǎng)下，磁致伸縮材料不同位置的平行磁致伸縮系數(shù)(λ∥N）與其平均值(λ—∥=(λ∥1+λ∥2+λ∥3+……+λ∥N）/N）的偏離程度，用Nλ表示。4牌號(hào)字符牌號(hào)表示方法按GB/T17803的規(guī)定進(jìn)行。第一部分表示該材料的主元素，第二部分表示該產(chǎn)品的特征技術(shù)參數(shù)（平行磁致伸縮系數(shù)），第三部分為最優(yōu)壓力。第三部分：表示在0N/mm2~20N/mm2范圍內(nèi)最優(yōu)壓力下（壓力值取整，對(duì)應(yīng)最優(yōu)磁致伸縮性能）第二部分：表示80kA/m、20℃、0N/mm2~20N/mm2條件下，最優(yōu)平行磁致伸縮系數(shù)所在數(shù)值區(qū)間下限值第一部分：鋱鏑鐵大磁致伸縮材料的主元素牌號(hào)示例：TbDyFe-900（P6），表示由定向凝固工藝生產(chǎn)的鋱鏑鐵大磁致伸縮材料，在磁場(chǎng)強(qiáng)度為80kA/m、室溫20℃條件下，預(yù)壓應(yīng)力為6N/mm2時(shí)磁致伸縮性能最優(yōu)，此時(shí)900≤λ∥＜1000。5技術(shù)要求5.1磁致伸縮性能材料磁致伸縮性能應(yīng)符合表1的規(guī)定，其磁致伸縮性能在室溫20℃下測(cè)量。表1鋱鏑鐵大磁致伸縮材料20℃下磁致伸縮性能字符牌號(hào)λ∥×10-6（80KA/m，0N/mm2~20N/mm2）磁致伸縮不均勻度TbDyFe-500（PX）500≤λ∥＜600≤10%TbDyFe-600（PX）600≤λ∥＜700TbDyFe-700（PX）700≤λ∥＜800TbDyFe-800（PX）800≤λ∥＜900TbDyFe-900（PX）900≤λ∥＜1000TbDyFe-1000（PX）1000≤λ∥＜1100TbDyFe-1100（PX）1100≤λ∥＜1200TbDyFe-1200（PX）1200≤λ∥＜1300TbDyFe-1300（PX）1300≤λ∥＜1400TbDyFe-1400（PX）1400≤λ∥＜1500TbDyFe-1500（PX）1500≤λ∥＜1600TbDyFe-1600（PX）λ∥≥160035.2物理性能材料物理性能應(yīng)符合表2的規(guī)定。表2鋱鏑鐵大磁致伸縮材料物理性能物理性能指標(biāo)相對(duì)磁導(dǎo)率μr（40kA/m~60kA/m）抗壓強(qiáng)度（N/mm2）≥300注：材料其他物理性能不作為驗(yàn)收指標(biāo)，若需方有要求，可參見附錄A。5.3尺寸及其允許偏差產(chǎn)品根據(jù)需方要求有所不同，主要產(chǎn)品幾何形狀為圓柱體、長(zhǎng)方體等形狀。外形尺寸及其允許形位偏差應(yīng)符合供需雙方約定，如無相關(guān)約定，應(yīng)符合表3、表4規(guī)定。表3縱（軸）向尺寸及其允許偏差長(zhǎng)度L/mm允許偏差/mm垂直度、平行度允許偏差/mm1.00≤L＜50.00土0.0550.00≤L＜150.00土0.08L≥150.00土0.15土0.10表4橫（徑）向尺寸及其允許偏差直徑/底面邊長(zhǎng)a允許偏差a＜10.00±0.0810.00≤a＜40.00±0.10a≥40±0.155.4外觀質(zhì)量材料表面色澤均勻、光滑，不應(yīng)有裂紋、夾雜、銹跡和影響使用的凹坑等缺陷。5.5主要成分主要成分不作為技術(shù)要求及驗(yàn)收指標(biāo)，如需方有要求，可參見附錄B，或由供需雙方協(xié)商確定。6試驗(yàn)方法6.1磁致伸縮性能磁致伸縮性能的測(cè)量按附錄C或附錄D的規(guī)定進(jìn)行。6.2物理性能相對(duì)磁導(dǎo)率的測(cè)量按GB/T13012的規(guī)定進(jìn)行。抗壓強(qiáng)度的測(cè)量按GB/T7314的規(guī)定進(jìn)行。6.3尺寸及其偏差4GB/TXXXX-202X尺寸及其偏差應(yīng)使用滿足精度要求的計(jì)量器具檢測(cè)。6.4外觀質(zhì)量外觀采用目視檢查。7檢驗(yàn)規(guī)則7.1檢查與驗(yàn)收7.1.1產(chǎn)品應(yīng)由供方或第三方進(jìn)行檢驗(yàn)，保證產(chǎn)品質(zhì)量符合本文件與訂貨合同的規(guī)定。7.1.2需方應(yīng)按本文件規(guī)定對(duì)收到的產(chǎn)品進(jìn)行檢驗(yàn)。如檢驗(yàn)結(jié)果與本文件或訂貨合同的規(guī)定不符時(shí)，應(yīng)在收到產(chǎn)品之日起的1個(gè)月內(nèi)向供方書面提出，由供需雙方協(xié)商解決。如需仲裁，可委托雙方認(rèn)可的單位在需方共同取樣后進(jìn)行重復(fù)檢驗(yàn)。7.2組批每批產(chǎn)品應(yīng)由同一牌號(hào)、同一生產(chǎn)工藝制成的同一規(guī)格和尺寸的產(chǎn)品組成。7.3檢驗(yàn)項(xiàng)目每批次產(chǎn)品交付前應(yīng)對(duì)尺寸偏差、外觀進(jìn)行全數(shù)檢驗(yàn)，對(duì)磁致伸縮性能、磁致伸縮不均勻度、相對(duì)磁導(dǎo)率、抗壓強(qiáng)度進(jìn)行抽樣檢驗(yàn)。7.4取樣產(chǎn)品的磁致伸縮性能、磁致伸縮不均勻度、相對(duì)磁導(dǎo)率、抗壓強(qiáng)度按照供需雙方商定的取樣方案進(jìn)行取樣；如未商定取樣方案，產(chǎn)品的磁致伸縮性能、磁致伸縮不均勻度、相對(duì)磁導(dǎo)率合格檢驗(yàn)按GB/T2828.1—2012特殊檢驗(yàn)水平S-2的1.5級(jí)要求取樣；抗壓強(qiáng)度按每批取樣數(shù)為1取樣。7.5檢驗(yàn)結(jié)果判定7.5.1若產(chǎn)品尺寸偏差、外觀檢驗(yàn)不合格，則判定該件產(chǎn)品為不合格。7.5.2若產(chǎn)品磁致伸縮性能、磁致伸縮不均勻度、相對(duì)磁導(dǎo)率、抗壓強(qiáng)度檢驗(yàn)不合格，則應(yīng)從該批產(chǎn)品中取雙倍試樣對(duì)不合格項(xiàng)目進(jìn)行復(fù)檢，如檢驗(yàn)結(jié)果合格，則判定該批產(chǎn)品合格；如仍有結(jié)果不合格，則判定該批產(chǎn)品為不合格。8包裝、標(biāo)志、運(yùn)輸、貯存及隨行文件8.1包裝、標(biāo)志、運(yùn)輸、貯存產(chǎn)品的包裝、標(biāo)志、運(yùn)輸、貯存應(yīng)符合GB39176的規(guī)定。如需方對(duì)包裝有特殊要求，可由供需雙方協(xié)商確定。8.2隨行文件每批產(chǎn)品的隨行文件，包括但不限于：a）質(zhì)量證明書（產(chǎn)品的質(zhì)量證明書應(yīng)符合GB39176的規(guī)定，此外還應(yīng)注明產(chǎn)品規(guī)格尺寸）b）產(chǎn)品測(cè)試報(bào)告（產(chǎn)品測(cè)試報(bào)告應(yīng)標(biāo)明依據(jù)的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)、測(cè)試條件、測(cè)試時(shí)間）（資料性附錄）A.1參考物理性能鋱鏑鐵大磁致伸縮材料常用物理性能參考表A.1。表A.1鋱鏑鐵大磁致伸縮材料參考物理性能>3706GB/TXXXX-202X（資料性附錄）鋱鏑鐵大磁致伸縮材料的化學(xué)組分、制造工藝及應(yīng)用B.1稀土磁致伸縮材料的化學(xué)組分鋱鏑鐵大磁致伸縮材料是以MgCu2型立方Laves相為基體的合金。主要成分為鋱（Tb）、鏑（Dy）和鐵（Fe為了獲得不同性能可添加部分鈥（Ho）等其他稀土金屬，鐵（Fe）也可被鋁（Al）錳（Mn）等金屬部分替代。B.1.2化學(xué)式其典型化學(xué)式為（TbDy）Fe2。B.2鋱鏑鐵大磁致伸縮材料的制造工藝本文件涉及的鋱鏑鐵磁致伸縮產(chǎn)品采用定向凝固工藝，熔煉鑄棒后的合金在惰性氣體或真空中定向凝固達(dá)到晶體取向。為了提高材料的性能，通常需要進(jìn)行退火熱處理。鋱鏑鐵大磁致伸縮材料的工藝流程如圖B.1所示。圖B.1鋱鏑鐵大磁致伸縮材料工藝流程B.3鋱鏑鐵大磁致伸縮材料的應(yīng)用鋱鏑鐵大磁致伸縮材料廣泛應(yīng)用于航空航天、聲吶換能器、超聲換能器（超聲清洗、切割、打孔、破碎等）、主動(dòng)減震裝置、燃油電噴閥、驅(qū)動(dòng)裝置、精密致動(dòng)器、執(zhí)行器、傳感器、機(jī)器人等方面。7（規(guī)范性附錄）鋱鏑鐵大磁致伸縮材料磁致伸縮性能試驗(yàn)方法-應(yīng)變片測(cè)試方法C.1適用范圍本方法適用于鋱鏑鐵大磁致伸縮材料的平行磁致伸縮系數(shù)(λ∥)、動(dòng)態(tài)磁致伸縮系數(shù)（d33）、磁致伸縮不均勻度及磁致伸縮溫度系數(shù)(αλ)的測(cè)定。C.2儀器與裝置C.2.1磁化裝置由電磁鐵和電源組成。電磁鐵極頭間距可調(diào)，最大極頭間距≥100mm；極頭間隙100mm時(shí)，可提供磁場(chǎng)強(qiáng)度范圍覆蓋-240kA/m~240kA/m，中心φ20mm區(qū)域范圍內(nèi)磁場(chǎng)不均勻度(ΔH∕H中心磁場(chǎng)）≤5%。磁化電源應(yīng)能在整個(gè)測(cè)量范圍內(nèi)連續(xù)平穩(wěn)地輸出，使電磁鐵產(chǎn)生連續(xù)變化的磁場(chǎng)。C.2.2靜態(tài)電阻應(yīng)變儀量程≥3000με,分辨率≤2με,最大允許誤差≤±2%，零點(diǎn)漂移≤±10με/4h。C.2.3磁場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)量程覆蓋-240kA/m~240kA/m，最大允許誤差≤±1%。C.2.4加壓裝置可作用于樣品端面的壓強(qiáng)范圍覆蓋0N/mm2-30N/mm2，在測(cè)量過程中，最大允許誤差≤±5%。磁致伸縮測(cè)試系統(tǒng)見圖C.1。C.2.5應(yīng)變片測(cè)量應(yīng)變范圍覆蓋-3000με~3000με,靈敏系數(shù)≥2，測(cè)量溫度條件下，應(yīng)變片應(yīng)保證測(cè)量值準(zhǔn)確穩(wěn)C.3試樣樣品形狀為圓柱體或長(zhǎng)方體，樣品直徑或短邊長(zhǎng)范圍5mm~40mm，樣品長(zhǎng)徑（長(zhǎng)短邊）比≥2。樣品兩端面平行度≤±0.08mm；端面應(yīng)垂直于軸線，垂直度≤±0.08mm。C.4平行磁致伸縮系數(shù)測(cè)量方法C.4.1樣品制備按C.3取樣，端面垂直于軸向方向。貼片表面用細(xì)砂紙打磨去除氧化層，打磨方向應(yīng)與應(yīng)變片絲柵方向成45°,并用乙醇或丙酮擦拭干凈。將應(yīng)變片沿樣品軸向方向粘貼在樣品軸向長(zhǎng)度的1/2處。應(yīng)變片膠層厚度均勻、無氣泡，待粘接劑完全固化后進(jìn)行測(cè)量。C.4.2測(cè)試準(zhǔn)備按圖C.1所示，接通電磁鐵、靜態(tài)電阻應(yīng)變儀、磁場(chǎng)測(cè)試系統(tǒng)電源，調(diào)節(jié)壓力，將靜態(tài)電阻應(yīng)變儀調(diào)至零點(diǎn)，穩(wěn)定后開始測(cè)量。8GB/TXXXX-202X圖C.1磁致伸縮測(cè)量裝置示意圖C.4.3測(cè)試緩慢改變磁場(chǎng)大?。?~160kA/m記錄磁場(chǎng)強(qiáng)度(H)和平行致伸縮系數(shù)(λ∥)的變化值，得到(λ∥-H）曲線。重復(fù)測(cè)量過程3次，3條曲線在80kA/m時(shí)的Δλ∥≤20×10?6且曲線基本重合，取平均值作為鋱鏑鐵大磁致伸縮材料的(λ∥-H）曲線，并作為牌號(hào)選擇依據(jù)。典型平行致伸縮系數(shù)λ∥與磁場(chǎng)強(qiáng)度H的關(guān)系曲線(λ∥-H）見圖C.2。圖C.2典型平行磁致伸縮系數(shù)λ∥與磁場(chǎng)強(qiáng)度H的關(guān)系曲線(λ∥-H)C.5動(dòng)態(tài)磁致伸縮系數(shù)測(cè)定方法對(duì)C.4中已測(cè)得的(λ∥-H）曲線求導(dǎo)，計(jì)算得出動(dòng)態(tài)磁致伸縮系數(shù)與場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系曲線(d33?H)，典型動(dòng)態(tài)磁致伸縮系數(shù)d33與磁場(chǎng)強(qiáng)度H的關(guān)系曲線(d33-H)見圖C.3。9圖C.3典型動(dòng)態(tài)磁致伸縮系數(shù)d33與磁場(chǎng)強(qiáng)度H的關(guān)系曲線(d33?H)C.6磁致伸縮不均勻度的測(cè)量方法將三片應(yīng)變片沿樣品軸向方向粘貼在樣品軸向長(zhǎng)度的1/4、2/4、3/4處。參照C.4，緩慢改變磁場(chǎng)大?。?~80kA/m得到80kA/m時(shí)三片應(yīng)變片測(cè)量值(λ∥1，λ∥2，λ∥3）并計(jì)算得到其平均值λ∥。按下式計(jì)算得到磁致伸縮不均勻度：C.7磁致伸縮溫度系數(shù)的測(cè)量方法C.7.1樣品制備本方法測(cè)試樣品應(yīng)為小圓柱體或長(zhǎng)方體，樣品直徑或短邊范圍2-5mm，長(zhǎng)或長(zhǎng)邊范圍8-10mm，。高溫應(yīng)變片（允許使用溫度覆蓋測(cè)試溫度）沿樣品軸向方向粘貼在軸向方向的1/2處，貼片表面用細(xì)砂紙打磨去除氧化層，打磨方向應(yīng)與應(yīng)變片絲柵方向成45°,并用乙醇或丙酮擦拭干凈。將應(yīng)變片沿樣品軸向方向粘貼在樣品軸向長(zhǎng)度的1/2處。利用高溫膠粘貼（允許使用溫度覆蓋測(cè)試溫度），應(yīng)變片膠層厚度均勻、無氣泡，待粘接劑完全固化后進(jìn)行測(cè)量。C.7.2測(cè)試準(zhǔn)備將樣品放置于樣品室，樣品室應(yīng)能夠較快加熱同時(shí)較好地保持溫度不變，樣品室壁對(duì)磁場(chǎng)影響較小。將樣品室放置于電磁鐵極頭中部，樣品軸向方向與磁場(chǎng)方向平行。按圖C.1所示，接通電磁鐵、靜態(tài)電阻應(yīng)變儀、磁場(chǎng)測(cè)試系統(tǒng)電源，將靜態(tài)電阻應(yīng)變儀調(diào)至零點(diǎn)，穩(wěn)定后開始測(cè)量。C.7.3測(cè)試樣品室加熱保持溫度不變一段時(shí)間后，應(yīng)變儀調(diào)零去除熱膨脹系數(shù)影響，緩慢增加磁場(chǎng)到一個(gè)定值，得到一定溫度一定磁場(chǎng)下的平行磁致伸縮系數(shù)；按一定溫度間隔(≤5℃)改變溫度并重復(fù)測(cè)量過程，得到一定磁場(chǎng)下(λ∥?T）曲線；磁致伸縮溫度系數(shù)：αλ=dλ∥∕dT，通過計(jì)算可得到一定磁場(chǎng)下(αλ?T）C.8注意事項(xiàng)a）平行磁致伸縮系數(shù)測(cè)量應(yīng)在室溫20℃條件下進(jìn)行；GB/TXXXX-202Xb）為消除雜散磁場(chǎng)影響，樣品周圍1m內(nèi)除電磁鐵外不允許存在其他強(qiáng)磁性材料；c）樣品置于均勻磁場(chǎng)范圍內(nèi)；d）霍爾探頭應(yīng)放置在磁場(chǎng)均勻區(qū)內(nèi)；e）測(cè)試前正反向大磁場(chǎng)(≥160kA/m）充退磁兩次；f）磁致伸縮溫度系數(shù)測(cè)量，需保持溫度穩(wěn)定一段時(shí)間使材料達(dá)到環(huán)境溫度后再測(cè)量。g）磁致伸縮溫度系數(shù)測(cè)量，應(yīng)變片為高溫應(yīng)變片，其使用溫度范圍覆蓋測(cè)試溫度。（規(guī)范性附錄）鋱鏑鐵大磁致伸縮材料整體磁致伸縮性能試驗(yàn)方法-激光位移測(cè)試方法D.1適用范圍本方法適用于不同應(yīng)力下鋱鏑鐵大磁致伸縮材料圓柱和方柱狀材料的平行磁致伸縮系數(shù)λ∥、動(dòng)態(tài)磁致伸縮系數(shù)d33的測(cè)定。D.2測(cè)量原理圖D.1為激光位移法的測(cè)量原理示意圖。工作時(shí)，調(diào)整勵(lì)磁電源的輸出可以讓電磁鐵產(chǎn)生連續(xù)可變的磁場(chǎng)，同時(shí)由磁場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量裝置測(cè)量磁場(chǎng)強(qiáng)度，激光位移組件測(cè)量被測(cè)樣品長(zhǎng)度沿磁場(chǎng)方向長(zhǎng)度的變化量，從而得到不同磁場(chǎng)下的平行磁致伸縮系數(shù)和動(dòng)態(tài)磁致伸縮系數(shù)曲線。激光位移組件由激光器、組干涉儀和光學(xué)鏡片等能實(shí)現(xiàn)雙路位移測(cè)量功能的光學(xué)器件組成。位于被測(cè)樣品上端部的測(cè)量板兩端安裝測(cè)量鏡片，測(cè)量板上面放置壓力塊，將彈性加壓裝置的壓力施加到被測(cè)樣品，通過壓力控制裝置可以設(shè)置壓力大小。圖D.1激光位移法測(cè)量原理示意圖D.3測(cè)量裝置D.3.1磁化裝置由電磁鐵和勵(lì)磁電源組成。電磁鐵極頭間距可調(diào)，最大極頭間距≥100mm；極頭間隙100mm時(shí)，提可提供磁場(chǎng)強(qiáng)度范圍覆蓋-240kA/m~240kA/m，中心φ20mm區(qū)域范圍內(nèi)磁場(chǎng)不均勻度(ΔH∕H中心磁場(chǎng)）≤5%。勵(lì)磁電源應(yīng)能在整個(gè)測(cè)量范圍內(nèi)連續(xù)平穩(wěn)地輸出，使電磁鐵產(chǎn)生連續(xù)變化的磁場(chǎng)。D.3.2磁場(chǎng)測(cè)量裝置采用霍爾探頭與特斯拉計(jì)組合測(cè)量磁場(chǎng)。要求量程覆蓋-240kA/m~240kA/m，最大允許誤差≤±1%。D.3.3激光位移測(cè)量組件采用激光干涉位移組件，可至少測(cè)量雙路位移信號(hào)。激光干涉位移傳感器的測(cè)量分辨率優(yōu)于10nm，所含位移測(cè)量組件和光路結(jié)構(gòu)應(yīng)能實(shí)現(xiàn)沿磁場(chǎng)方向位移量的測(cè)量功能。D.3.4加壓裝置GB/TXXXX-202X采用氣動(dòng)方式，應(yīng)力施加到被測(cè)樣品的上表面。要求應(yīng)力大小連續(xù)可調(diào)，