PZT-Ni、BNT鐵性薄膜材料的制備及其力電磁性能鼓包測試表征.pdf

1、鐵性材料主要包括鐵電材料、鐵磁材料、鐵彈材料、磁電復合材料等。鐵電材料、磁電復合材料已經(jīng)廣泛的應用到航空航天、信息存儲、人工智能、微機電、可穿戴設備等領域。在不同的服役環(huán)境下，鐵性材料的性能可能受到磁場、電場、力場甚至是多場共存的干擾和沖擊，復雜的服役環(huán)境可能導致其性能降低甚至失效，造成無法預知的損失和災難。因此，掌握不同服役環(huán)境下鐵性薄膜材料的性能變化及其失效機制具有重要的應用價值和意義。本文以鐵電材料Pb(Zr0.52Ti0.48)

2、O3(PZT)、Bi3.15Nd0.85Ti3O12(BNT)、磁性材料Ni為研究對象，分別研究了溶膠凝膠法制備參數(shù)對PZT、BNT鐵電薄膜性能的影響；在新型多功能鼓包測試系統(tǒng)平臺上，測試了 PZT、PZT/Ni、BNT鼓包樣品對外界力場、電場以及磁場激勵的響應。具體內(nèi)容及結果歸納如下：
　　(1)研究了溶膠凝膠法的制備工藝對PZT、BNT鐵電薄膜性能的影響并測試得到了其彈性模量和殘余應力等參數(shù)。結果表明：在700℃氧氣氛圍中退火

3、，10層厚的PZT薄膜和8層厚的BNT薄膜的鐵電性能最好；PZT、BNT薄膜的殘余應力和彈性模量分別為66.8 MPa、99.6MPa和159.3 GPa、189GPa；PZT、BNT薄膜的彈性剛度系數(shù)為15.4×1010 N/m2、18.4×1010 N/m2，其壓電系數(shù)|e31|均隨電場的增加而降低。
　　(2)測試了電場和鼓包油壓強度對PZT、BNT的彈性模量和鐵電性能的影響。結果表明：電場從0 kV/cm增加到140kV/

4、cm時，PZT薄膜的彈性模量由159.2 GPa增加277.2 GPa；電場從0 kV/cm增加到500kV/cm時，BNT薄膜的彈性模量由189.0 GPa增加到277.2 GPa。鼓包油壓使PZT薄膜的剩余極化強度從22.8μC/cm2增加到26.7μC/cm2，電矯頑場由137.0 kV/cm增加到181.0 kV/cm。而油壓使BNT薄膜的剩余極化強度從24.8μC/cm2增加到28.3μC/cm2；矯頑電場由385.0 kV/