新型鼓包仪设计研制及多场耦合作用下电磁材料力磁性能研究

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1、学校代码10530学号200910061142分类号TB34密级公开硕士学位论文新型鼓包仪设计研制及多场耦合作用下电磁材料力磁性能研究学位申请人丁佳指导教师毛卫国教授学院名称材料与光电物理学院学科专业微电子与固体电子学研究方向材料的无损检测技术二零一四年五月二十日I万方数据Thestructureofadvancedbulgeinstrumentandmagnetomechanicalbehaviorsofelectromagneticmaterialsundermulti-couplingloadingCandidateJiaDingS

2、upervisorProfessorWeiguoMaoCollegeFacultyofMaterials,OptoelectronicsandPhysicsProgramNondestructiveTestingTechnologyofMaterialsSpecializationMicroelectricsandSolidStateElectricsDegreeEngineeringMasterUniversityXiangtanUniversityDateMay,2014万方数据湘潭大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本

3、人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湘潭大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学

4、位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日1万方数据摘要智能复合电磁材料具有重要的应用前景和国防意义，受到越来越多国内外学者的高度关注。由于这类材料具有非均质、力磁电全耦合物理行为（尤其是磁电响应）、多尺度界面耦合等特性，使得现有实验测试表征技术及仪器遇到了全新的挑战和瓶颈，亟待提出和发展新的实验测试表征方法及仪器去研究这类材料中存在的一系列关键科学问题。本文中，我们研制开发了新型实验测试方法和仪器，并表征了复合电磁材料力磁耦合物理力学性能。主要研究内容如下：第一，对传统油压鼓包测试装置进行改造升级，设计

5、和搭建了一套力电磁耦合加载新型多功能鼓包测试平台。主要改进方面为在现有装置上采用了闭环控制方式来控制油压加载，并实现多种油压加载方式。同时，我们应用激光位移传感器实现了非接触式离面位移测量，测量精度达到50nm。此外，我们还设计和组装了磁场加载及标定系统、磁光克尔测量系统、S-T电路测量系统，实现了多场耦合加载和多物理量实时测试功能。第二，采用溶胶凝胶法制备了PZT/CFO层状复合电磁薄膜，同时由于普通鼓包试样制备方法难以应用于层状电磁薄膜材料，我们探索了一种层状薄膜材料鼓包试样的制备方法。该方法首先采用湿氧化法和机械加工法对单晶硅薄片进

6、行处理，然后用化学湿法腐蚀刻蚀盲孔，最终获得带独立支撑窗口的层状电磁薄膜材料鼓包样品。除此之外，我们还分别用粘接法和化学镀法制备了PZT/Ni复合电磁材料。第三，在自主设计搭建的鼓包平台上分别对铁磁合金材料FeCoV薄膜、金属软磁材料Ni和复合电磁材料PZT/Ni，进行了不同耦合环境下力磁实验。得到了应力应变曲线、磁滞回线、不同力场下磁滞回线和不同电场下磁滞回线等特征曲线。根据磁畴理论，分析实验结果，解释了实验现象。总之，本文将成熟的电磁测试与传统鼓包法结合起来，发展了一种具有力电磁耦合加载和实时测试功能的新型表征技术和系统，并应用到复合

7、电磁材料多场耦合物理性能研究中，为推动复杂环境下新型智能电磁材料及其器件机理研究提供了新的手段。关键词：鼓包仪；电磁材料；多场耦合；力磁性能；I万方数据AbstractNovelelectromagneticmaterialswhichhaveimportantapplicationprospectsanddefensesignificanceattractglobalscholar'sattention.Especiallytheyhaveheterogeneous,complicatedforce-electromagneticcou

8、pledphysicalandmechanicalbehaviorsandmultilayerinterfacecouplingcharacteristicsatmicroscales,whi