本文關鍵詞：壓電陶瓷力電耦合微納米壓痕試驗研究

  更多相關文章： 壓電陶瓷 石英晶體 納米壓痕 多物理場和力電耦合響應

【摘要】：壓電材料作為典型的多物理場耦合材料已經(jīng)被廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)、日常生活中。隨著智能機電科技和納米量級電機的并行發(fā)展,具有優(yōu)秀的多物理場耦合性能的壓電材料越來越得到重視。大量的理論與試驗研究開始采用微納米壓痕實驗技術對多物理場下的材料進行了的力學以及電學性能測試。多物理場耦合微納米壓痕試驗獲得的壓痕響應對壓電材料力學性能和電學性能的研究有著重要的意義,也是定量分析壓電材料各種性能常數(shù)的必要依據(jù)。根據(jù)微納米壓痕測試技術目前在多場耦合材料性能測試中的應用情況的實際需求,本文進行了力電耦合測試試驗的相應研究�；诘湫蛪弘娞沾刹牧显诹﹄婑詈衔⒓{米壓痕試驗中存在壓痕力學響應與電學響應兩類試驗,本文研究了橫觀各向同性壓電材料以及壓電性石英晶片的力電耦合響應。作者在對微納米壓痕測試、特別是壓電材料多物理場耦合微納米壓痕響應領域國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀進行綜述分析的基礎上,構(gòu)建了力電耦合微納米壓痕試驗系統(tǒng),由此著重針對壓電陶瓷材料和石英晶片開展了力電耦合條件下壓痕響應的研究。論文首先對力電耦合條件下的壓電陶瓷壓痕分析理論進行整理,結(jié)合本文進行的試驗內(nèi)容和相關試驗參數(shù),歸納出與微納米壓痕理論以及壓電效應理論相融合的電學響應和力學響應的理論公式。然后按照試驗條件限定的邊界條件整理出結(jié)合接觸條件和電學條件的壓痕力電耦合本構(gòu)方程。作者研究了有無外電場作用下壓電陶瓷的壓痕響應。著重研究了電場作用對壓電陶瓷材料壓痕響應的影響�？紤]了在微納米壓痕力值控制模式下,選擇4個不同的力值控制參數(shù),在每一個固定的控制力值下,均進行電場條件變化的力電耦合場微納米壓痕實驗。通過改變外電場條件(U=0V~200V),橫縱向?qū)Ρ萈ZT壓電陶瓷力電耦合微納米壓痕實驗對其壓痕載荷—壓入深度關系曲線和基本力學參數(shù)的影響,以及力電耦合作用對PZT壓電陶瓷力學性能參數(shù)的影響趨勢。并且利用Olympus光學顯微鏡觀測PZT壓電陶瓷力電耦合微納米壓痕形貌,通過對比不同電場條件下的壓痕形貌,總結(jié)出力電耦合場對PZT壓電陶瓷使用性能的影響。本文還針對石英晶片材料開展了力電耦合微納米壓痕響應的試驗研究,通過固定外電場條件,將微納米壓痕實驗控制模式作為變量,研究力電耦合場是否對石英晶片的力學性能參數(shù)造成影響,以及石英晶片的電學性能參數(shù)在力電耦合微納米壓痕試驗中的改變趨勢及其影響因素。
【關鍵詞】：壓電陶瓷 石英晶體 納米壓痕 多物理場和力電耦合響應
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM282
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-30
• 1.1 研究背景及意義12-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-27
• 1.2.1 壓痕響應的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-17
• 1.2.2 多物理場耦合材料壓痕響應研究17-27
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容27-30
• 第2章 力電耦合壓痕試驗原理與方法30-44
• 2.1 力電耦合微納米壓痕試驗原理與基本理論30-38
• 2.1.1 力電耦合微納米壓痕試驗原理30-32
• 2.1.2 壓痕響應基本理論32-36
• 2.1.3 力電耦合壓痕響應基本理論36-38
• 2.2 試件樣品的制備38-41
• 2.2.1 壓電陶瓷材料試驗試件選擇范圍38-40
• 2.2.2 力電耦合微納米壓痕試驗試件制備方法40-41
• 2.3 力電耦合微納米壓痕試驗方法41-42
• 2.4 本章小結(jié)42-44
• 第3章 壓電陶瓷微納米壓痕響應的試驗研究44-58
• 3.1 試驗系統(tǒng)的組成與原理44
• 3.2 PZT壓電陶瓷的壓痕響應研究44-53
• 3.2.1 PZT壓痕響應的測試45-46
• 3.2.2 基本力學參數(shù)的測定46-52
• 3.2.3 壓痕形貌分析52-53
• 3.3 SiO_2壓電晶體薄片的壓痕響應研究53-55
• 3.3.1 壓痕響應的測試53-54
• 3.3.2 基本力學參數(shù)的測定54-55
• 3.4 本章小結(jié)55-58
• 第4章 壓電陶瓷力電耦合微納米壓痕響應的研究58-82
• 4.1 PZT壓電陶瓷力電耦合微納米壓痕響應研究58-75
• 4.1.1 壓痕響應的測試60-62
• 4.1.2 基本力學參數(shù)的測定62-75
• 4.2 SiO_2壓電晶體薄片力電耦合微納米壓痕響應研究75-79
• 4.2.1 壓痕響應的測試75-76
• 4.2.2 基本力學-電學參數(shù)的測定76-79
• 4.3 本章小結(jié)79-82
• 第5章 總結(jié)與展望82-84
• 5.1 總結(jié)82-83
• 5.2 展望83-84
• 參考文獻84-92
• 作者成果簡介92-94
• 致謝94

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 靳巧玲;李國祿;王海斗;劉金娜;張建軍;;納米壓痕技術在材料力學測試中的應用[J];表面技術;2015年12期

2 段利利;邢健;;淺談壓電材料研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J];山東工業(yè)技術;2015年22期

3 Bing JIANG;Yusong LIU;Meicheng LI;;In-situ Observation of Crack Growth and Domain Switching Around Vickers Indentation on BaTiO_3 Single Crystal Under Sustained Electric Field[J];Acta Metallurgica Sinica(English Letters);2013年06期

4 黃新友;童曉峰;徐國強;梁婉婷;唐豪;;MBi_4Ti_4O_(15)基陶瓷的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J];電子元件與材料;2013年01期

5 王偉;付鵬;陳倩;劉振強;;BNT基無鉛壓電陶瓷摻雜改性的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J];陶瓷;2011年07期

6 康靜;左敦穩(wěn);孫玉利;朱永偉;;固結(jié)磨料拋光去除均勻性的仿真與實驗研究[J];中國機械工程;2011年07期

7 祝曉亮;孫玉利;左敦穩(wěn);周亮;;微米級冰凍固結(jié)磨料拋光微晶玻璃的工藝研究[J];硅酸鹽通報;2010年05期

8 裴先茹;高海榮;;壓電材料的研究和應用現(xiàn)狀[J];安徽化工;2010年03期

9 李云巧;;無機成分基體標準物質(zhì)常用定值技術及其應用[J];中國計量;2009年11期

10 李環(huán)亭;孫曉紅;陳志偉;;壓電陶瓷材料的研究進展與發(fā)展趨勢[J];現(xiàn)代技術陶瓷;2009年02期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 劉琦;基于壓痕功的微納米表層硬度檢測技術研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2010年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 李成本;材料微納米級表層硬度測試系統(tǒng)的研制[D];哈爾濱工業(yè)大學;2008年

2 王春亮;納米壓痕試驗方法研究[D];機械科學研究總院;2007年

，

本文編號：916032