所謂磁致伸縮效應，是指鐵磁體在被外磁場磁化時，其體積和長度將發(fā)生變化的現(xiàn)象。磁致伸縮效應引起的體積和長度變化雖是微小的，但其長度的變化比體積變化大得多，是人們研究應用的主要對象，又稱之為線磁致伸縮。線磁致伸縮的變化量級為10-5～10-6。它是焦耳在1842年發(fā)現(xiàn)的，其逆效應是壓磁效應。

　　有關磁致伸縮材料性能的幾個主要參量以及相關的影響因素，現(xiàn)歸納如下，亦即磁致伸縮換能器的選材原則：

　　[1]材料應具有顯著的磁致伸縮效應，也就是說，其磁致伸縮應力常數(shù)和應變常數(shù)，以及機電耦合系數(shù)要越大越好；

　　[2]渦流損耗和磁滯損失要越小越好，這也意味著材料的電阻率應當較高或者說電導率較低為好；

　　[3]機械強度要高，因為在大功率應用時的振動振幅是比較大的；

　　[4]時間穩(wěn)定性好，不易老化，以保障使用壽命；

　　[5]居里溫度較高，以保障其溫度穩(wěn)定性好，因為磁致伸縮換能器在使用過程中是必然要發(fā)熱的；

　　[6]要從實際應用需要出發(fā)，綜合考慮應用效果與經(jīng)濟效益，如材料價格、制造成本等。

　　磁致伸縮材料已發(fā)現(xiàn)并制造了許多種，可分為金屬與合金、鐵氧體以及新開發(fā)的新型磁致伸縮材料，下面分別予以介紹：

　　[1]金屬與合金材料

　　金屬與合金材料的特點是機械強度高，性能比較穩(wěn)定，適合制作大功率的發(fā)射換能器，缺點是換能效率不高，如純鎳的電聲轉(zhuǎn)換效率約為30%，這意味著要輸出10千瓦的聲功率時，電振蕩器輸出功率就需要30千瓦左右，這勢必使超聲頻電振蕩發(fā)生器要做得很龐大。此外，金屬材料的渦流損耗也較大。典型材料有：

　　鎳：這是最早使用的磁致伸縮材料，其特點是在磁場強度或磁感應強度增大時，它的長度變小。鎳的電阻率較低，渦流損耗較大（在制作時可以通過把它壓延成薄片后以層間絕緣的方式迭制來減少渦流損耗）。此外，其價格昂貴，故目前已多采用其合金，如鎳鐵-45%Ni最為常用，還有鎳鈷鉻合金等。

　　鐵鋁合金：87%Fe+13%Al，這種材料的價格比較低廉而受到廣泛應用。其機械性能較脆是它的弱點，但仍可壓延成片使用，此外，其耐蝕性也尚不致有太多影響，其性能接近低鎳含量的鐵鎳合金。

　　鐵鈷釩合金：這種材料的磁致伸縮效應比鎳還強，居里溫度也比鎳高得多，而且還具有恒磁性，但是它的性能與熱處理關系極大（化學成分和熱處理都是合金特定狀態(tài)-磁疇形成的重要條件）。此外還有鐵鈷合金（由等份量的鐵和鈷組成，具有很高的飽和磁導率，例如英國<超聲學>中介紹的用于15-100KHz的磁致伸縮換能器，采用49%Co+49%Fe的鐵鈷合金+2%V--稱為坡莫合金，550℃退火，制成0.1mm厚度的沖壓片迭制成輻射面為8.5x11mm的換能器，在磁場強度達到10000安/米時達到飽和-采用極化系統(tǒng)，其效率可達70%）

　　[2]鐵氧體

　　所謂鐵氧體，是一種具有高電阻率的鐵氧非金屬磁性材料，通常是以四氧化三鐵（Fe3O4）為基體再加入其他成分燒結而成，因而便于直接燒結成所需的幾何形狀。鐵氧體材料的優(yōu)點是電聲效率高（可達75%以上，如要輸出10千瓦聲功率時，電振蕩器只要輸出約13千瓦左右即可，因此所需電振蕩器的體積顯然比用鎳的情況小得多），由于電阻率高而使得渦流損耗和磁滯損失也較小，而且磁致伸縮效應顯著，適合用作接收換能器，此外，其價格低廉也是重要的優(yōu)點之一。

　　缺點主要是燒結體的機械強度差，在承受一定的應力時會顯著惡化磁致伸縮性能（降低機電耦合系數(shù)-可下降2/3，降低磁導率-可下降40%），在相差不多的壓應力作用下，鎳的機電耦合系數(shù)只下降1/7左右，磁導率下降20%左右，因此，鐵氧體磁致伸縮換能器的單個功率不能太大，若要功率大時，則需采用多個并聯(lián)使用的措施，而且鐵氧體和容器只能膠合不能焊合，也影響其用途的推廣。另外，鐵氧體的老化和溫度穩(wěn)定性也不夠理想。

　　典型的鐵氧體材料有鎳鐵氧體、鎳鈷鐵氧體、鎳銅鈷鐵氧體等，其機電耦合系數(shù)范圍在0.2-0.3，適用于數(shù)千赫茲到100千赫茲的頻率范圍。

　　[3]新型磁致伸縮材

　　料近年來新開發(fā)的新型磁致伸縮材料很多，比較突出的有：

　　鐵系非晶態(tài)強磁體：非晶態(tài)金屬是一種原子排列雜亂無序（類似液體），結構稠密的固體金屬，這是特異狀態(tài)的物質(zhì)，是由熔融金屬高速冷卻制成的。它具有較強的韌性和較大的變形能力，耐蝕性也很強。由于非晶態(tài)金屬的原子排列無秩序，在原理上不會存在結晶體的磁性能各向異性。含有多量鐵的非晶態(tài)強磁性體具有很大的磁致伸縮效應和高磁導率等，是優(yōu)良的電聲換能材料。如：Fe80P13C7、Fe66CO12Si8B14、Fe78Si10B12等。稀土類-鐵合金：利用稀土金屬與鐵組成的合金R-F2有很大的磁致伸縮效應和其他一些優(yōu)異性能，適合制作高輸出的換能器，缺點是制造成本很高，加工性能差，脆性大等，尚有待改進。典型材料有：鋱鏑鐵合金如（Tb0.26Dy0.74）Fe2和（Tb0.27Dy0.73）Fe2-δ合金系等。

　　四氧化三鐵系統(tǒng)材料：這是在四氧化三鐵中添加了少量的氧化鈷（CoO）、氧化硅和氧化鈦，從而可以消除四氧化三鐵磁性能上的各向異性，控制它的低電阻抗值，獲得較高的磁致伸縮性能，可用到高壓力和變溫度的苛刻工作環(huán)境中去。