一种基于铁基合金微米线制备磁流变液的方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种磁流变液的制备方法，具体涉及一种基于铁基合金微米线制备磁流变液的方法，属于智能材料制备技术领域。
【背景技术】
[0002]磁流变液(Magnetorheological fluids即MRF)是细小的软磁微粒分散在液体介质中组成的稳定的悬浮液，由磁性微粒、基液及稳定剂组成。当磁流变液受到磁场作用时，其中的磁性颗粒沿磁场方向排列成链状，使表观粘度增大，表现出类似固体的性质，流动性消失。一旦去掉磁场，流体的表观粘度又回到原来的状态，其响应时间只有几毫秒。磁流变液具有功耗少、阻尼力大、动态范围广、响应速度快等特点，被认为是颇有发展前景的智能材料之一，引起了国内外学者和工业界的广泛兴趣。
[0003]利用磁流变液的特性可以制作各种新型的阻尼器、制动器、减振器、离合器、缓冲器、柔性夹具、传感器等器件，在航空航天、机械工程、汽车工程、精密加工、建筑工程、医疗卫生等领域广泛应用，可完成智能传动、制动、减振、降噪、研磨(抛光)、密封、润滑等功能。磁流变液阻尼器可根据外部的振动环境不同来调节驱动磁场强度，容易改变减振系统的阻尼和刚度，达到主动减振的目的，并方便与微机控制相结合，已成为新一代的高性能和智能化的减振装置，在车辆悬挂系统、土木工程结构抗震、减振及大能量动力设备的基础隔振等方面，展现出良好的应用前景。磁流变液可用于敏捷控制元件，在可控机械部件间传递力或力矩。磁流变液还可用于磁流变可控阀门，利用磁流变液在磁场作用下在液态固态间可逆变化的特性，控制液压回路的开合。可控性好，反应敏捷，可在大力矩、大行程的结构中使用。利用磁流变液在磁场作用下发生固化的特征，可对形状结构较为复杂的工件进行定位和夹紧，可开发柔性夹具，以保证加工精度并减少非加工工时。此外，磁流变液还可应用于精密加工和光学加工。
[0004]目前磁流变液通常采用铁、钴、镍及其合金等粒径为微米级的多畴软磁颗粒为悬浮相，磁流变液对磁场的响应是由于在外场下磁流变液中的悬浮颗粒的极化造成的，这些极化的偶极子的相互作用，使颗粒形成平行于外加磁场的链状结构，这种链状结构阻止了流体的运动，从而使悬浮液的黏性增加。磁场越强，使这种链状结构发生屈服需要的机械能越大。但在磁场作用下，粒状磁性悬浮相形成的链状结构中会产生许多微孔。这种微孔的存在使链状结构容易破碎，从而降低了屈服强度。添加适量纳米磁性粒子也只能填充部分微孔制约了链状结构强度的提高。此外，在链化过程中，链外的粒状悬浮颗粒会对链内的磁性粒子产生挤压作用，会扰乱磁性粒子的磁场取向，影响其磁化强度。目前国内生产的磁流变液普遍存在稳定性差及屈服强度低等问题。如果磁性悬浮相以线状微粒的形态存在，在外加磁场的作用下，由于磁极出现在软磁微米线的二端，这些极化的微米线将会形成平行于外磁场的、密实的链状结构，可得到较粒状磁性相形成的链更高的屈服强度。高的稳定性及高的屈服强度是影响磁流变液应用的关键因素。
【发明内容】
[0005]本发明针对现有技术存在的问题，提供一种基于铁基合金微米线为磁性悬浮相制备磁流变液的方法，使制备的产品具有较高的响应速度、较高的屈服强度及较好的稳定性，应用范围广。
[0006]为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案是:
一种基于铁基合金微米线制备磁流变液的方法，包括如下步骤:
(1)选用线状的铁基合金微米线作为磁流变液的磁性悬浮相，采用熔体快淬法在1000?20000e的定向磁场中喷出铁基合金微米线；
(2)铁基合金微米线经剪切后，浸泡于硅烷偶联剂中，在65?75°C下加热搅拌I?2h，对其表面进行修饰，然后将分离出的铁基合金微米线于真空干燥箱中烘干；
(3)经表面修饰过的铁基合金微米线置于球磨罐中，添加适量的硅烷偶联剂，用淬火钢球进行高能球磨破碎;调整球磨工艺改变铁基合金微米线的长径比，球磨后在80?85°C下进行真空干燥I?2h;
(4)以经过球磨破碎的铁基合金微米线为悬浮相，以甲基硅油为基液，添加1~2%的触变剂，通过3000rpm高速搅拌0.5?Ih、活化，制备出不同配比的磁流变液。
[0007]步骤(I)所述的铁基合金微米线是通过真空感应加热熔体快淬工艺在磁场中制备。调节加热功率使石英管中样品熔化，当熔化样品的液面提升触及到铜辊面上甩丝刃纹时，调整进给电机转速，进行甩丝。
[0008]通过调整加热功率、进给电机转速、铜辊转速，可以得到不同线径的微米级的铁基合金丝。
[0009]步骤(2)所述的表面修饰是在硅烷偶联剂中进行，修饰后在在85?95°C真空干燥0.5?I.5h0
[0010]步骤(3)所述的铁基合金微米线的长径比通过调整球料比、转速和球磨时间来控制。
[0011]步骤(4)所述的触变剂是指阿科玛公司生产的CRAYVALLAC SUPER。
[0012]采用本方法制备的磁流变液可以制作各种新型的阻尼器、制动器、减振器、离合器、缓冲器、柔性夹具、传感器等器件，在航空航天、机械工程、汽车工程、精密加工、建筑工程、医疗卫生领域广泛应用，可完成智能传动、制动、减振、降噪、研磨、抛光、密封、润滑功會K。
[0013]本发明的有益效果是:
(I)磁流变液制造过程中，铁基合金磁性悬浮相以线状微粒的形态存在，在外加磁场的作用下，由于磁极出现在软磁微米线的二端，这些极化的微米线将会形成平行于外磁场的、密实的链状结构，可得到较粒状磁性相形成的链更高的屈服强度。用熔体快淬法在磁场中甩出的磁性微米线的易轴可沿外加诱导磁场取向。这种微米线用作磁流变液的悬浮相，在链化过程中会有较高的初始磁导率及较快的响应速度。克服了目前常用的磁流变液所存在的屈服强度低等问题。
[0014](2)硅烷偶联剂分子中同时具有能和金属化学结合的反应基团及与有机质材料化学结合的反应基团。本发明中，在用熔体快淬法得到微米级的铁基合金丝后，先用硅烷偶联剂进行表面修饰，可得到较好的修饰效果，再进行球磨破碎。在对铁基合金微米线进行球磨时再次添加适量的硅烷偶联剂，可以不断修复球磨过程中破损的修饰层，能改善铁基合金微米线在甲基硅油中的分散性，防止在磁流变液制备及使用过程中悬浮相发生团聚。
[0015](3)本发明选用的阿科玛公司生产的CRAYVALLAC SUPER触变剂，对甲基硅油、铁基合金体系十分有效，通过控制触变剂的含量，运用高速机械分散，可以