力电磁条件下PZT/Ni材料体系鼓包本构模型的研究

发布时间：2022-12-07 07:19

　　铁电材料、铁磁材料以及电磁复合材料都是十分重要的功能材料,在航空航天、人工智能、微机电系统、智能传感器等领域得到了广泛的应用,为人类社会的发展做出了巨大的贡献。在实际应用中,它们可能会受到外部力场、电场、磁场或者是多场共存的干扰和冲击,复杂的服役环境将导致其性能和使用寿命的降低。因此,研究铁电材料、铁磁材料、磁电复合材料等功能材料的多场耦合行为,掌握其在多场耦合环境下的性能变化规律以及失效机理是一项极具应用价值和意义的工作。本文首先建立了力电磁条件下鼓包本构模型;然后以PZT薄膜、Ni膜和PZT/Ni薄膜为研究对象,在力电磁多场耦合鼓包测试平台上进行多场耦合测试。具体内容及结果归纳如下:（1）建立了铁电材料鼓包本构模型,并进行了PZT薄膜的力电耦合性能测试。纯力场条件下,得到PZT薄膜弹性模量和残余应力分别为93.5 GPa和37.3MPa。力电耦合条件下,得到了PZT薄膜横向压电系数,当外加电压由2 V增至14 V时,横向压电系数的绝对值由29.3 pm/V增加到46.4 pm/V。外加油压使得PZT薄膜矫顽电场增加了11.11%,剩余极化强度和饱和极化强度分别降低了11.36%和1... 

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 铁电材料
    1.3 铁磁材料
    1.4 多铁性材料
        1.4.1 复合磁电材料的分类
        1.4.2 磁电耦合效应
    1.5 鼓包测试方法的理论模型与研究现状
        1.5.1 鼓包测试方法的理论模型
        1.5.2 鼓包测试方法的发展与研究现状
    1.6 本论文的选题意义和主要研究内容
第2章 力电条件下铁电薄膜鼓包模型建立及测试分析
    2.1 力电条件下铁电薄膜鼓包模型建立
        2.1.1 圆形窗口鼓包模型
        2.1.2 方形窗口鼓包模型
    2.2 PZT薄膜力电耦合测试分析
        2.2.1 PZT薄膜形貌表征
        2.2.2 不同油压对PZT薄膜电滞回线的影响
        2.2.3 PZT薄膜纯力场鼓包测试
        2.2.4 PZT薄膜力电耦合鼓包测试
    2.3 不同条件下PZT薄膜力电耦合鼓包测试的预测分析
        2.3.1 残余应力对PZT薄膜力电耦合鼓包测试的影响
        2.3.2 薄膜厚度对PZT薄膜力电耦合鼓包测试的影响
        2.3.3 窗口尺寸对PZT薄膜力电耦合鼓包测试的影响
    2.4 本章小结
第3章 力磁条件下铁磁薄膜鼓包模型建立及测试分析
    3.1 力磁条件下铁磁薄膜鼓包模型建立
    3.2 Ni膜力磁耦合测试分析
        3.2.1 不同油压对Ni膜磁滞回线的影响
        3.2.2 Ni膜纯力场鼓包测试
        3.2.3 Ni膜力磁耦合鼓包测试
    3.3 不同条件下Ni膜力磁耦合鼓包测试的预测分析
        3.3.1 残余应力对Ni膜力磁耦合鼓包测试的影响
        3.3.2 膜厚对Ni膜力磁耦合鼓包测试的影响
        3.3.3 窗口尺寸对Ni膜力磁耦合鼓包测试的影响
    3.4 本章小结
第4章 力电、力磁条件下双层电磁薄膜鼓包模型建立及测试分析
    4.1 力磁条件下双层电磁薄膜鼓包模型建立
    4.2 力电条件下双层电磁薄膜鼓包模型建立
    4.3 PZT/Ni双层电磁薄膜多场耦合测试分析
        4.3.1 不同电压对PZT/Ni薄膜磁滞回线的影响
        4.3.2 外加磁场作用下PZT/Ni薄膜鼓包测试
    4.4 不同条件下PZT/Ni薄膜力磁耦合鼓包测试的预测分析
        4.4.1 残余应力对PZT/Ni薄膜力磁耦合鼓包测试的影响
        4.4.2 窗口尺寸对PZT/Ni薄膜力磁耦合鼓包测试的影响
    4.5 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 工作总结
    5.2 工作展望
参考文献
致谢
附录A: 个人简历、攻读硕士学位期间发表学术论文



本文编号：3712475