Магнитострикция (от лат. натяжение, сжатие) – изменение формы и размеров тела при его намагничивании. Это явление свойственно как сильно магнитным (ферромагнитным), так и парамагнитным и диамагнитным веществам. Магнитострикция – результат проявления взаимодействий в магнитных телах. Намагничивание сопровождается вращением доменов, что приводит к изменению размера образца. Изучение магнитострикции помогает выяснить природу указанных взаимодействий.

Магнитострикция оценивается безразмерной величиной – относительным изменением размеров магнетика λ=Δl/l, где Δl – удлинение (или укорочение) при включении магнитного поля Н, а l – длина образца. В экспериментах обычно измеряется λ_║ – продольная магнитострикция, когда напряженность поля Н совпадает с направлением измерения, λ_┴ – поперечная магнитострикция, когда указанные направления взаимно перпендикулярны. Величины λ_║ и λ_┴ малы (даже для ферромагнетиков), и для их измерения применяются специальные методы и установки.
Для диамагнетиков и парамагнетиков величина магнитострикции очень мала; для ферромагнетиков относительное удлинение при магнитострикции составляет 10,3 – 10,5. В слабых полях механизм магнитострикции связан с изменением сил магнитного взаимодействия и изменением равновесных расстояний между атомами. При этом изменяется форма тела, но не его объем. При магнитном насыщении преобладает механизм магнитострикционного изменения объема под действием так называемых «обменных силы», существование которых обуславливает явление ферромагнетизма вообще; «обменные силы» чисто квантовый эффект, не имеющий аналогов в классической физике.
Очевидно, в ферромагнетиках возможно также существование обратного эффекта, а именно при наличии упругих деформаций имеет место изменение намагниченности материала (магнитоупругий эффект). Если ферромагнетик помещается в магнитное поле, то наблюдается изменение его модуля упругости (до 20%). В большинстве случаев эффект связан своим появлением наложению удлинений упругого и магнитострикционного. Этот же эффект (дельта-Е-эффект) в некоторых сплавах (инварная сталь) возникает за счет изменения регулярной магнитной структуры внутри доменов. И в том, и в другом случае ферромагнетик в состоянии магнитного насыщения имеет больший модуль упругости, чем в размагниченном состоянии. Было бы интересно рассмотреть последствия этого эффекта, помещая различного рода стальные пружины в магнитные поля.
Дельта-Е-эффект непосредственно связан с более общим явлением механострикции - возникновением дополнительных упругих деформаций, обусловленных магнитоупругим эффектом и магнитострикцией, при воздействии механических напряжений.

Различают два метода магнитострикции: изотропную (обменную) и анизотропную (магнитодипольную и одноионную).

Магнитострикционные преобразователи преобразуют энергию магнитного поля в механическую (звуковую или ультразвуковую) энергию. Если магнитоупругий стержень расположить вдоль переменного магнитного поля, то этот стержень станет попеременно сокращаться и удлиняться, т.е. испытывать механические колебания с частотой переменного магнитного поля и амплитудой, пропорциональной его индукции. Вибрации преобразователя возбуждают в твердой или жидкой среде, с которой он соприкасается, волны ультразвука той же частоты. Обычно преобразователи работают на собственной частоте механических колебаний , так как на ней наиболее эффективно преобразование энергии из одной формы в другую. Называются такие преобразователи магнитострикционными резонаторами. Магнитострикционные резонаторы из тонкого листового металла работают лучше всего в низкочастотном ультразвуковом диапазоне (от 20 до 50 кГц), на частотах выше 100 кГц у них очень низкий КПД.
На практике используют два типа магнитострикционных резонаторов: стержневые и кольцевые, изготовленные из магнитных сплавов или ферритов. Металлические сплавы используют для изготовления мощных магнитострикционных преобразователей, поскольку они имеют высокие прочностные характеристики. Однако большая электропроводность сплавов обусловливает кроме потерь на перемагничеваниение значительные потери на макровихревые токи, или токи Фуко. Поэтому преобразователи выполняют в виде пакета пластин толщиной 0,1-0,2 мм. Значительные потери определяют сравнительно низкий к. п. д. таких преобразователей (40-50%) и необходимость их водяного охлаждения. Ферритовые преобразователи обладают более высоким к. п. д. (70%), так как при большом электросопротивлении не имеют потерь на токи Фуко, но их мощностные характеристики весьма ограничены из-за низкой механической прочности. При воздействии на обмотку, в которую помещен сердечник, переменным электрическим током в последнем вследствие электромагнитной индукции возникают колебательные процессы соответствующие частоте генератора электрического сигнала. Достоинством таких генераторов является относительно низкое рабочее напряжение, что позволяет значительно упростить при изготовлении инструментов конструктивные параметры изоляции электрической части рабочего инструмента от приводного механизма. Недостатком же магнитострикционного преобразователя является условие обязательного постоянного охлаждения водой работающего преобразователя.

Явление магнитострикции лежит в основе работы различного рода магнитострикционных преобразователей и датчиков. Существенным элементом многих магнитострикционных приборов и устройств является магнитострикционный резонатор-вибратор, изготовленный из ферритов или ферромагнитных материалов и сплавов. Как правило, резонаторы работают в резонансных режимах (стабилизаторы, фильтры). На основе магнитострикции работают также различные динамометры, манометры, тензодатчики и т.д.

Магнитостриктерные преобразователи используют также в ультразвуковой дефектоскопии в качестве широкополосных датчиков колебаний различных мод, в акустоэлектронике в качестве фильтров и резонаторов а также в технике в качестве датчиков колебаний.

Ультразвуковая дефектоскопия — поиск дефектов в материале изделия ультразвуковым методом, то есть путем излучения и принятия ультразвуковых колебаний, и дальнейшего анализа их амплитуды, времени прихода, формы и пр. с помощью специального оборудования — ультразвукового дефектоскопа.

Теневой метод дефектоскопии — используются два магнитострикционных резонатора, которые находятся по две стороны от исследуемой детали на одной линии. В данном случае один из резонаторов генерирует колебания (генератор), а второй принимает их (приемник). Признаком наличия дефекта будет являться значительное уменьшение амплитуды принятого сигнала, или его пропадание (дефект создает акустическую тень).

Генератор сигнала подключается к испытуемому геркону и подает одновременно на рабочую катушку и на контактные полоски горкома линейно изменяющийся ток. Напряжение, падающее на контактах, усиливается и дифференцируется, в то время как изменяющийся ток в результате магнитострикции изгибает контактные полоски. Когда контакты имеют неровности или загрязненную поверхность, продифференцированное напряжение, считываемое при перемещении поверхностей в результате изгибания контактных полосок, будет превышать эталонное напряжение, что и вызывает отбраковку.

Сущность метода ультразвуковой вискозиметрии заключается в том, что в исследуемую среду погружают пластинку из магнитострикционного материала, называемую зондом вискозиметра на которую намотана катушка, в которой возникают короткие импульсы тока длительностью порядка 20±10 мксек, приводящие к возникновению колебаний. В соответствии с законом сохранения, при колебаниях пластинки в катушке наводится ЭДС, которая убывает со скорростью, зависящей от вязкости среды. Затем, при падении ЭДС до определённого порогового значения, в катушку поступает новый импульс. Вискозиметр определяет вязкость среды по частоте следования импульсов.Вискозиметры, действие которых основано на ультразвуковом методе вискозиметрии, нельзя отнести к классу вискозиметров с широким диапазоном измерений. К классу высокотемпературных вискозиметров их также нельзя отнести в силу величины относительной погрешности, возникающей при высокотемпературной вискозиметрии и свойств материалов прибора.