PZT95/5鐵電陶瓷是一類處于鐵電相(FE)與反鐵電相(AFE)相界附近的特殊鐵電功能性材料,其具有豐富的細微觀結(jié)構(gòu)特征與強力-電耦合效應,在壓力、溫度、電場等外場誘導下極易發(fā)生結(jié)構(gòu)相變并伴隨著力學和電學等性能的顯著變化。在外場作用下,特別是沖擊機械載荷下PZT95/5鐵電陶瓷能夠?qū)崿F(xiàn)FE-AFE相變的迅速轉(zhuǎn)換,快速(微秒量級)釋放束縛電荷而產(chǎn)生強的電流/電壓輸出,在高功率爆電電源、軍工和核技術(shù)等高新技術(shù)裝置與特殊裝備領(lǐng)域有著極為重要的應用。由于PZT95/5鐵電陶瓷的FE-AFE相變過程與快速放電響應是一涉及材料科學、力學、電學的多學科交叉領(lǐng)域,其在外場作用下的力-電耦合相變特征、放電機制及其力-電失效一直是該類鐵電功能材料在工程與應用研究領(lǐng)域中的基礎性科學問題與熱點課題。針對PZT95/5鐵電材料的FE-AFE相變動力學過程以及靜電場、沖擊加載下的力-電耦合作用的電擊穿失效等,本文開展了較為系統(tǒng)的理論和定量研究。首先,考慮PZT95/5鐵電相變過程中的FE和AFE共存的特征,我們從鐵電宏觀唯象理論及Kittel反鐵電相表征關(guān)系建立了一描述多場(如電場、力場等)作用下鐵電-反鐵電相變...

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【學位級別】：博士

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中文摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 PZT95/5 鐵電陶瓷功能材料及其相變特征
        1.1.1 PZT鐵電陶瓷功能材料簡介
        1.1.2 PZT95/5 鐵電陶瓷鐵電-反鐵電相變基本特征
        1.1.3 PZT95/5 鐵電陶瓷力-電效應及應用
    1.2 PZT95/5 鐵電陶瓷力-電響應及相變研究現(xiàn)狀
        1.2.1 靜壓下的力-電響應及相變研究
        1.2.2 沖擊載荷下的力-電響應及相變研究
        1.2.3 鐵電、反鐵電體相變熱力學唯象研究
        1.2.4 力-電轉(zhuǎn)化及電擊穿失效
    1.3 本文工作
第二章 PZT95/5 鐵電-反鐵電相變機制與唯象模型
    2.1 鐵電-反鐵電相變動力學理論模型
        2.1.1 鐵電、反鐵電體的微觀晶格特征
        2.1.2 鐵電-反鐵電相變動力學唯象模型
    2.2 等靜壓下鐵電-反鐵電相變唯象模型與熱力學過程
    2.3 等靜壓下鐵電、反鐵電相宏觀性能表征與分析
        2.3.1 系統(tǒng)Gibbs自由能變化特征
        2.3.2 極化強度和力學特征隨壓力和溫度的演化特征
    2.4 本章小結(jié)
第三章 PZT95/5 靜電場下的電擊穿失效模型與預測
    3.1 通道電擊穿理論模型
    3.2 通道電擊穿端部局部電場集中效應的修正
    3.3 模型預測結(jié)果與討論
    3.4 本章小結(jié)
第四章 PZT95/5 沖擊加載下的電擊穿失效與臨界電場
    4.1 PZT95/5 沖擊加載下的放電過程與特征
        4.1.1 去極化放電弛豫模型
        4.1.2 簡化模型
    4.2 PZT95/5 沖擊加載下的電擊穿失效臨界電場
    4.3 電擊穿臨界場強預測結(jié)果與討論
        4.3.1 上、下臨界場強預測
        4.3.2 臨界場強的影響分析
    4.4 本章小結(jié)
第五章 PZT95/5 鐵電陶瓷力學行為的納米壓痕實驗研究
    5.1 納米壓痕測試儀及測試原理
        5.1.1 納米壓痕儀與測試原理
        5.1.2 納米壓痕試驗中的影響因素
    5.2 實驗方案及準備
    5.3 實驗結(jié)果與討論
        5.3.1 不同PZT95/5 鐵電陶瓷楊氏模量與硬度對比分析
        5.3.2 不同PZT95/5 鐵電陶瓷載荷位移曲線及表面形貌分析
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 本文主要結(jié)論
    6.2 研究展望
參考文獻
在研期間研究成果
致謝



本文編號：4019213