磁致伸缩

磁致伸缩效应（英语：magnetostrictive effect）指的是对软磁体进行磁化后，其形状、大小会发生弹性形变的物理现象。

通过半导体应变仪测量通电后Mn-Zn-Fe材料的磁致伸缩环

其中长度方向的变化是1842年英国人焦耳(Joule)首先发现的，又称焦耳效应，或线性磁致伸缩。由于体积的变化(体积磁致伸缩)比起长度的变化要微弱得多，用途又少，故通常将线性磁致伸缩简称为磁致伸缩。

磁致伸缩的大小用其长度的相对变化来表示：

△l/l=λ，称磁致伸缩系数

λ随磁场的增加而增加，一直到饱和。一般将饱和磁化状态下的磁致伸缩系数用λs来表示，用做衡量磁性材料的磁致伸缩性能。长度变化如果是伸长的，λs为正值；长度变化是缩短的，λs为负值。

如果对材料施加一个压力或张力(拉力)，使材料的长度发生变化，则材料内部的磁化状态亦随之变化，这是磁致伸缩的逆效应，称为压磁效应。

由于磁致伸缩率一般在10-5以下，所以对磁致伸缩效应的应用远不如对压电效应的应用广泛。到20世纪60、70年代后，发现了伸缩率在10-3的超磁致伸缩材料。磁致伸缩效应才重新受到重视。

磁致伸缩的产生原因有3个方面：

(1)自发形变。由于原子或离子间的交换作用力引起单畴晶体的自发磁化，导致晶体改变形状。

(2)场致形变。由于电子轨道耦合和自旋-轨道耦合相叠加的结果导致材料在磁场作用下发生磁致伸缩。

(3)形状效应。由于磁性体内部的退磁因子作用引起的形状变化。

磁弹性能

由于磁致伸缩的存在，磁性体的形状及自发磁化强度方向会发生变化。表示单位体积中磁性体形状改变及自发磁化方向发生变化的有关能量称磁弹性能。立方晶系的磁弹性能为

B1、B2为磁弹性耦合系数；αi、αj表示原子磁矩的方向余弦；Aii表示应变分量

应力能及应力各向异性

当磁性体受到外应力作用(拉力或张力)时，磁体内部将产生应力能:

Fσ=-3/2*λsσcosθ

式中σ为应力；θ为应力方向与磁场方向之间的夹角。应力通过磁致伸缩将对磁化强度的方向发生影响，使得磁化强度的方向不能任意取向。

如果只有应力的作用，则视磁致伸缩的不同，磁化强度必须在与应力平行或垂直的方向上，这种由于应力而造成的各向异性称为应力各向异性。

应用

磁致伸缩是铁磁性物质的基本磁性现象，它对磁性材料的性能(如磁导率、矫顽力等)有着重要的影响。不仅如此，效应本身也有着十分重要的用途。

利用材料在交变磁场作用下的磁致伸缩，可以制成超声波发生器和接收器，以及力、速度、加速度等的传感器、延迟线、滤波器、稳频器、水下声纳发生器、磁声存贮器等。

磁致伸缩的不利方面是在用磁性材料制作的变压器、镇流器等器件使用时，由于磁致伸缩的影响会发出振动噪声。为了减小噪声，就必须降低磁致伸缩系数。

宝钢按照用户需求新进开发了两个的低噪音变压器用钢牌号B30P105-LM和B27P100-LM，其中LM代表 low magnetostriction，与同类常规产品相比，降噪达4dB左右。目前这两个已经正式转产，需要这类特殊产品的童鞋，可与宝钢电工钢销售部门联系订货。

电工钢标准的磁性能指标解释到此篇结束，本系列主要讲解了铁损、磁极化强度、磁感应强度、磁导率和磁致伸缩，本篇主讲磁致伸缩，其他指标讲解请看下方相关阅读。