GBT 19396-2012 铽镝铁大磁致伸缩材料

ICS77.120.99H65中华人民共和国国家标准GB/T19396—2012代替GB/T19396—2003铽镝铁大磁致伸缩材料Terbium—Dysprosium—Irongiantmagnetostrictivematerials2012-06-29发布2013-03-01实施中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会发布前言本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。本标准代替GB/T19396—2003《铽镝铁大磁致伸缩材料》。本标准与GB/T19396—2003相比主要技术变化如下:———增加了术语和定义的引用标准,GB/T9637《电工术语磁性材料与元件》;———删除了术语和定义中的磁机耦合系数;———限定了材料磁致伸缩性能为室温23℃±3℃条件下的范围值;———删除了原标准中牌号表示方法的示意图;———增加了材料的牌号203003,对原材料牌号的平行磁致伸缩系数范围进行了调整;———增加了材料机械加工方柱的尺寸偏差值;———整理原标准附录A中的参数为“磁性能”和“热力学性能”两类;———在原标准的附录B中增加了制造工艺和应用等内容;———删除了原标准附录C中的图C.3“典型平行磁致伸缩系数(λ∥)与压强(p)的关系曲线”和图C.5“最大磁致伸缩应变率(d33)与压强(p)的关系曲线”。本标准由全国稀土标准化技术委员会(SAC/TC229)归口。本标准起草单位:包头稀土研究院。本标准主要起草人:江丽萍、赵增祺、张光睿、刘国征、解萍。本标准所代替标准的历次版本发布情况为:———GB/T19396—2003。ⅠGB/T19396—2012铽镝铁大磁致伸缩材料1范围本标准规定了铽镝铁大磁致伸缩材料的要求、试验方法、检验规则和标志、包装、运输、贮存、质量证明书及使用说明书。本标准适用于晶体取向的铽镝铁大磁致伸缩材料。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T1423贵金属及其合金密度的测试方法GB/T7314金属材料室温压缩试验方法GB/T8170数值修约规则与极限数值的表示和判定GB/T9637电工术语磁性材料与元件GB/T17803稀土产品牌号表示方法3术语和定义GB/T9637界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1磁致伸缩系数magnetostrictivestrainλ铽镝铁大磁致伸缩材料在外加磁场作用下产生的尺寸相对变化量(应变),用λ表示。测量方向与外加磁场方向平行时所测得的磁致伸缩系数为平行磁致伸缩系数,用λ∥表示。3.2磁致伸缩应变率piezomagneticstrainconstantd单位磁场强度变化引起的平行磁致伸缩系数的变化量称为磁致伸缩应变率,用d表示,单位为m/A。其最大值称为最大磁致伸缩应变率,用d33表示。4要求4.1磁致伸缩性能材料磁致伸缩性能应符合表1的规定。材料按磁致伸缩系数(λ)大小分为4个牌号,其牌号表示方法符合GB/T17803的规定。材料的磁致伸缩性能在室温23℃±3℃条件下测量。1GB/T19396—2012表1牌号λ∥×10-6(40kA/m,5N/mm2~10N/mm2)d33×10-6/(m/A)203000500≤λ∥750≥0.0125203001750≤λ∥1000≥0.0252030021000≤λ∥1200≥0.04203003λ∥≥1200≥0.064.2尺寸偏差每一牌号的材料可分为定向凝固圆棒和机械加工方柱,定向凝固圆棒材料的尺寸偏差应符合表2的规定,机械加工方柱的尺寸偏差应符合表3的规定。表2长度L/mm长度偏差/mm直径ϕ/mm直径偏差/mm1.00≤L10.00±0.035.00≤ϕ10.00±0.0510.00≤L50.00±0.0510.00≤ϕ20.00±0.0850.00≤L≤200.00±0.1020.00≤ϕ≤30.00±0.10表3底面边长范围/mm偏差值/mm≤10.00±0.0310.00~20.00±0.05≥20.00±0.104.3物理性能材料物理性能应符合表4的规定。表4项目指标密度/(kg/m3)≥9150抗压强度(N/mm2)≥400注:材料其他物理性能不作为验收指标,若需方有要求,可参见附录A。4.4外观质量4.4.1材料为定向凝固的圆棒状或方柱状合金。4.4.2材料表面色泽均匀、光滑,不应有裂纹、杂质和影响使用的凹坑等缺陷。2GB/T19396—20124.5主要成分材料主要成分不作为验收指标,若需方有要求,可参见附录B,或由供需双方协商确定。5试验方法5.1磁致伸缩性能试验方法按本标准的附录C规定进行。5.2尺寸偏差用精度优于0.02mm的量具进行测定。5.3密度按GB/T1423规定进行。5.4抗压强度按GB/T7314规定进行。5.5外观采用目测。5.6数值修约按GB/T8170的规定进行。6检验规则6.1检查与验收6.1.1铽镝铁材料应由供方质量检验部门进行检验,保证材料质量符合本标准或订货合同的规定,并填写质量证明书及材料合格证。6.1.2需方应对收到的材料按本标准的规定进行检验。如检验结果与本标准或订货合同的规定不符时,应在收到材料之日起,1个月内向供方提出,由供需双方协商解决。如需仲裁,可委托双方认可的单位进行,并在需方共同取样。6.2组批每批材料应由同一牌号、同一生产工艺制成的同一规格和尺寸的产品组成。6.3检验项目每批次材料应进行磁致伸缩性能、物理性能、尺寸偏差以及外观的检验。6.4取样材料的磁致伸缩性能、尺寸偏差及外观应逐根检测;材料的物理性能每批次至少取两根试样进行检测。上述各项测定结果均取最差值。6.5检验结果判定6.5.1磁致伸缩性能、尺寸、外观不合格时,则判定该根材料为不合格。6.5.2物理性能不合格,则应从该批材料中取双倍试样对不合格项目进行复检,如仍不合格,则判定该批材料为不合格。7标志、包装、运输、贮存、质量证明书及使用说明书7.1标志、包装7.1.1在材料的包装上应有下列标志:3GB/T19396—2012a)供方名称;b)材料名称;c)牌号、批号;d)净重、毛重;e)出厂日期;f)“防震”等标志或字样。7.1.2材料包装箱(盒)应采用硬质塑料、纸板或木质材料,内垫高密度海绵或软衬垫等防震材料。如用户要求或合同规定做防腐处理时,可在包装前进行防腐处理,并保证在运输和贮存过程中不损坏。7.2运输、贮存材料在运输过程中应小心轻放,存放于通风良好、干燥、无腐蚀气氛的场所。7.3质量证明书每批材料应附质量证明书,注明:a)供方名称;b)材料名称、牌号、规格尺寸;c)批号;d)净重、件数;e)各项检验结果和供方质量技术检验部门印记;f)本标准编号;g)检验日期;h)出厂日期。7.4使用说明书材料使用说明书应有如下内容:a)材料性能;b)材料的参考性物理性能;c)使用过程中的注意事项;d)用户机加工时应注意的事项;e)必要的提示。4GB/T19396—2012附录A(资料性附录)铽镝铁大磁致伸缩材料的参考物理性能参考物理性能见表A.1。表A.1类别参数名称指标磁性能磁机耦合系数0.6~0.75相对磁导率3~15居里温度/℃370热力学性能抗拉强度/(N/mm2)≥20杨氏模量/(N/m2)(2.5~3.5)×1010能量密度/(kJ/m3)14~25热膨胀系数/(1/℃)(8~12)×10-6比热容/[kJ/(kg·K)]0.32~0.38声速/(m/s)1640~1940电阻率/(Ω·m)(55~65)×10-8注:上述物理性能为用户设计应用时参考。5GB/T19396—2012附录B(资料性附录)铽镝铁大磁致伸缩材料的化学组分、制造工艺及应用B.1稀土磁致伸缩材料的化学组分B.1.1铽镝铁大磁致伸缩材料是以MgCu2型立方Laves相为基体的合金。主要成分为铽(Tb)、镝(Dy)和铁(Fe),为了获得不同性能可添加部分钬(Ho)等其他稀土金属,铁(Fe)也可被铝(Al)锰(Mn)等金属部分替代。B.1.2其典型化学式为(TbDy)Fe2B.2铽镝铁大磁致伸缩材料的制造工艺晶体取向的铽镝铁大磁致伸缩材料采用的是定向凝固工艺,熔炼铸棒后的合金在惰性气体或真空中定向凝固达到晶体取向。为了提高材料的性能,通常需要进行退火热处理。铽镝铁大磁致伸缩材料的工艺流程如图B.1所示。图B.1铽镝铁大磁致伸缩材料工艺流程B.3铽镝铁大磁致伸缩材料应用铽镝铁大磁致伸缩材料广泛应用于航空航天、声纳换能器、超声换能器(超声清洗、切割、打孔、破碎等)、主动减震装置、燃油电喷阀、驱动装置、精密致动器、执行器、传感器、机器人等方面。6GB/T19396—2012附录C(规范性附录)铽镝铁大磁致伸缩材料磁致伸缩性能试验方法C.1适用范围本方法适用于铽镝铁大磁致伸缩材料棒状和方柱状材料的平行磁致伸缩系数(λ∥)及磁致伸缩应变率(d)的测定。C.2仪器与装置C.2.1电磁铁:产生最大磁场≥250kA/m,极头间距50mm时,在中心ϕ50mm范围内磁场不均匀度≤1%。C.2.2静态电阻应变仪:量程≥3000με,分辨率≤2με,测量不确定度为±0.1%,零点漂移为±10με/4h。C.2.3特斯拉计:量程≥0.3T,精度优于0.5%。C.2.4加压装置:弹性加压装置、重力加压装置和杠杆加压装置等。样品端口产生的压强应≥20N/mm2,在测量过程中,作用于样品的压强变化应≤2%。磁致伸缩性能测量系统见图C.1。C.3试样圆棒状试样长度L为50mm~80mm,直径ϕ为5mm~8mm;方柱状试样长度L为50mm~80mm,底面边长a为5mm~8mm。C.4测量方法C.4.1将试样表面磨光,两端切齐,用乙醇或丙酮擦拭干净,将三片应变片平行于样品轴向方向粘贴在样品1/4、2/4、3/4处。粘贴时,应在应变片上面盖一张聚乙烯薄膜,用手指均匀的滚压,将多余的粘接剂和气泡挤出,达到胶层均匀无气泡。粘贴后,用手指轻压,室温下放置24h即可。C.4.2按图C.1所示,设定预应力为5N/mm2~10N/mm2,接通电磁铁、静态电阻应变仪、特斯拉计电源,反复缓慢调节磁场(0kA/m~240kA/m),每次将静态电阻应变仪显示调至零点,并使静态电阻应变仪剩余值为±5με时,开始测量。7GB/T19396—2012说明:1———极头调距;2———被测样品;3———应变片;4———电磁铁;5———磁场线圈;6———霍尔探头;7———磁极头;8———压力传递杆;9———加压装置;10———压力定位装置。图C.1磁致伸缩性能测量装置示意图C.4.3缓慢连续的改变磁场大小(0kA/m~240kA/m),记录磁场强度(H)和平行磁致伸缩系数(λ∥)的变化值。重复上述测量过程3次,取其平均值,绘制出平行磁致伸缩系数与磁场强度的关系曲线(λ∥-H),并记录压强值,典型平行磁致伸缩系数λ∥与磁场强度H的关系曲线(λ∥-H)见图C.2;典型平行磁致伸缩应变率(d):d=dλ∥/dH…………………………(C.1)式中:dλ∥———平行磁致伸缩系数的微分;dH———磁场强度的微分,单位为千安每米(kA/m)。8GB/T19396—2012按式(C.1)计算给出磁致伸缩应变率与磁场强度的关系曲线(d-H),并从曲线中查出最大磁致伸缩应变率(d33)。典型磁致伸缩应变率d与磁场强度H的关系曲线(d-H)见图C.3。图C.2典型平行磁致伸缩系数λ∥与磁场强度H的关系曲线(λ-H)图C.3典型磁致伸缩应变率d与磁场强度H的关系曲线(d-H)9GB/T19396—2012C.5注意事项注意事项如下:a)测量应在室温23℃±3℃条件下进行;b)为消除杂散磁场影响,样品周围500mm内除电磁铁外不允许存在其他强磁性材料;c)样品置于均匀磁场范围内;d)力传递杆应为刚性材料;e)霍尔探头应放置在磁场均匀区内。01GB/T19396—2012