新型鼓包儀設計研制及多場耦合作用下磁電材料力電性能研究.pdf

1、電磁功能材料由于具備力電/力磁轉(zhuǎn)換功能、較快的響應速度等優(yōu)點，廣泛應用于各種功能元器件，對高新技術的發(fā)展及新產(chǎn)業(yè)的形成具有重要的意義。層狀電磁功能材料的界面結構、應變失配、尺度效應、非線性響應等因素對其性能劣化與斷裂破壞失效等可靠性問題有重要影響，因此，研究層狀電磁復合材料的制備與表征方法，發(fā)展多場動靜態(tài)加載測試技術，對層狀電磁復合材料性能劣化和破壞失效機理具有重要的意義。在傳統(tǒng)鼓包測試表征方法基礎上，發(fā)展一種多場耦合加載的新型鼓包測試

2、方法，主要研究在力電耦合外載作用下電磁功能材料的力電響應。具體工作內(nèi)容及結果如下：
　　(1)多功能鼓包儀的搭建與調(diào)試。該鼓包儀在傳統(tǒng)的鼓包儀器的基礎上進行改造升級，依據(jù)功能的不同分為力場、電場、磁場三個模塊，分別進行力場的施加與力學性能的測試，電場的施加與電學性能的測試，磁場的施加與磁學性能的測試。另外，針對小尺寸多層結構層狀電磁功能薄膜材料特點，發(fā)展了一種這類材料鼓包試樣的制備方法，申請了國家發(fā)明專利1項。
　　(2)利

3、用自主研制的鼓包實驗設備，測定了鋯鈦酸鉛(Pb(Zr,Ti)O3，PZT)材料在電場作用下的力學性能，事實證明外加電場對于PZT的力學性能會產(chǎn)生影響。在0-150V的電壓作用下，PZT的鼓包高度沒有明顯變化，維持在14.9μm不變。當電壓到達150V之后，鼓包高度開始有明顯變化，有顯著減小的趨勢，從無電場時的14.9μm下降到了250V的11.8μm，下降了20.8％。
　　(3)利用自主研制的鼓包實驗設備，在不同油壓下對PZT和

4、PZT/Fe復合材料進行電學性能測試，二者變化趨勢一致。對于PZT材料，當油壓為零時，其最大極化強度大約為0.152C/m2，剩余極化強度為0.117C/m2，矯頑場大約為521kV/m；當油壓增加到400KPa時，其最大極化強度減小為0.064C/m2，下降了58.1%；剩余極化強度大約為0.044C/m2，下降了62.5%；矯頑場大約為617kV/m，增加了18.4%。當壓力為400KPa時，PZT/Fe的最大極化強度下降幅度達到了

5、22.4%，剩余極化強度下降幅度達32.1%，而矯頑場隨著油壓的增大有明顯的增大，增幅為18.3%。
　　(4)利用自主研制的鼓包實驗設備，對PZT/Fe復合磁電材料進行了不同磁場作用下的電滯回線測量。當磁場方向垂直于厚度方時，磁場的變化對電滯回線幾乎沒有影響。磁場力平行于厚度方向向上時，最大極化強度有逐步變大的趨勢，從0.15C/m2增大到了1000Oe下的0.169C/m2，增幅11.3%。剩余極化強度從無磁場下的0.098C