新型鼓包仪设计研制及多场耦合作用下磁电材料力电性能研究

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1、学校代码10530学号201110081280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磁电材料力电性能研究学位申请人肖敏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材料科学与工程研究方向材料的无损检测技术二〇一四年五月万方数据TheStructureofAdvancedBlisterInstrumentandElectromechanicsBehaviorsofElectromagneticMaterialsunderMulticouplingLoadingCand

2、idateMinXiaoSupervisorProfessorWeiGuoMaoCollegeFacultyofMaterials,OptoelectronicsandPhysicsProgramNondestructiveTestingTechnologyofMaterialsSpecializationMaterialsScienceandEngineeringDegreeEngineeringMasterUniversityXiangtanUniversityDateMay2014万方数据湘潭大

3、学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本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

4、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：年月日万方数据摘要电磁功能材料由于具备力电/力磁转换功能、较快的响应速度等优点，广泛应用于各种功能元器件，对高新技术的发展及新产业的形成具有重要的意义。层状电磁功能材料的界面结构、应变失配、尺度效应、非线性响应等因素对其性能劣化与断裂破坏失效等可靠性问题有重要影响，因此，研究层状电磁复合材料的制备与表征方法，发展多场动静态加载测试技术，对层状电磁

5、复合材料性能劣化和破坏失效机理具有重要的意义。在传统鼓包测试表征方法基础上，发展一种多场耦合加载的新型鼓包测试方法，主要研究在力电耦合外载作用下电磁功能材料的力电响应。具体工作内容及结果如下：(1)多功能鼓包仪的搭建与调试。该鼓包仪在传统的鼓包仪器的基础上进行改造升级，依据功能的不同分为力场、电场、磁场三个模块，分别进行力场的施加与力学性能的测试，电场的施加与电学性能的测试，磁场的施加与磁学性能的测试。另外，针对小尺寸多层结构层状电磁功能薄膜材料特点，发展了一种这类材料鼓包试样的制备方法，申请了国家发

6、明专利1项。(2)利用自主研制的鼓包实验设备，测定了锆钛酸铅(Pb(Zr,Ti)O3，PZT)材料在电场作用下的力学性能，事实证明外加电场对于PZT的力学性能会产生影响。在0-150V的电压作用下，PZT的鼓包高度没有明显变化，维持在14.9m不变。当电压到达150V之后，鼓包高度开始有明显变化，有显著减小的趋势，从无电场时的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实验设备，在不同油压下对PZT和PZT/Fe复合材料进行电学性能测试，二者变化趋势一致。对

7、于PZT材料，当油压为零时，其最大极化22强度大约为0.152C/m，剩余极化强度为0.117C/m，矫顽场大约为521kV/m；当2油压增加到400KPa时，其最大极化强度减小为0.064C/m，下降了58.1%；剩余极2化强度大约为0.044C/m，下降了62.5%；矫顽场大约为617kV/m，增加了18.4%。当压力为400KPa时，PZT/Fe的最大极化强度下降幅度达到了22.4%，剩余极化强度下降幅度达32.1%，而矫顽场随着油压的增大有明显的增大，增幅为18.3%。(4)利用自主研制的鼓包

8、实验设备，对PZT/Fe复合磁电材料进行了不同磁场作用下的电滞回线测量。当磁场方向垂直于厚度方时，磁场的变化对电滞回线几乎没有影响。磁场力平行于厚度方向向上时，最大极化强度有逐步变大的趋势，从0.1522C/m增大到了1000Oe下的0.169C/m，增幅11.3%。剩余极化强度从无磁场下的220.098C/m增大到了0.117C/m，增幅19.4%，而矫顽场呈现下降的趋势，从310I万方数据kV/m下降到了258kV/m，下降了17.8%。当磁场力平行