功能材料的力、电、磁耦合行为的实验研究

自行研制成功力—电、力—磁耦合加载设备,实现进行多场耦合实验;研究开发出力—电耦合场和力—磁耦合场下的力学量与电磁学量的量测技术,实现测量过程自动化;从而具备了同时对铁电材料施加应力场和电场的技术,对铁磁材料同时施加应力场和磁场的技术。解决了高电压的绝缘、防电弧放电、防电击穿、电荷测量与数据采集等难题,设计一系列有效的实验装置和实验环境。实验研究了耦合场作用下压／铁电材料的本构关系,提出旨在消除内偏场的冲击极化方式;采用三点弯实验,测试了铁电材料的断裂韧度,发现极化方向对断裂韧度的显著影响。将云纹干涉技术应用于力电耦合场作用下裂尖变形场的测量。首次对预制有贯穿裂纹的铁电材料试件进行电疲劳实验,获得了电致疲劳裂纹扩展曲线,发现一些新的电疲劳损伤现象,例如不同载荷作用下裂纹的扩展模式、疲劳裂纹闭合效应、电致裂纹扩展的磨损与击穿等。实验制备并研究0-3联和1-3联铁电复合材料的介电性能、压电性能。制备PZT／MgO纳米复相铁电陶瓷,在保证其压电性能的前提下,改善铁电材料的韧度。有关铁磁材料的实验研究,量测不同力磁耦合载荷作用下纯镍、6号镍、锰锌铁氧体、Terfenol-D等几种铁磁材料的磁滞回线、磁致应变曲线,获得磁导率、磁致伸缩系数、压磁系数、磁弹性系数等。实验研究磁场对Ni52Mn24Ga24单晶与多晶体相变行为的影响。对于三种导磁率的锰锌铁氧体陶瓷,采用在磁场下的三点弯断裂实验和维氏压痕实验,发现外磁场对材料断裂韧度的影响很小。