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具有不连续NiTi SMA薄膜复合材料的制备及性能研究

卢雪梅  
【摘要】: 本文尝试利用模具,采用磁控溅射法在PZT基体上溅射沉积不连续的NiTi SMA薄膜,600℃晶化处理后,制得以PZT为基体沉积不连续NiTi SMA薄膜的试样。运用SEM、XRD及EDX等手段研究了所制备材料的显微组织结构、物相组成及成分分布特征;采用显微硬度计,维氏硬度计以及动态弹性模量测试仪测试了试样NiTi SMA薄膜与PZT基体之间结合力,断裂韧性及阻尼性能;使用ZJ-3A型准态仪、Automatic LCR Meter4225测试试样的介电性能。 实验结果表明,使用模具控制沉积出的不连续结构NiTi SMA薄膜,适宜晶化温度为600℃,晶化处理后具有等轴晶结构,晶粒间结合较致密,空洞、缝隙等缺陷较少,且薄膜与基体以化学键紧密结合,从而使不连续NiTi SMA薄膜较连续NiTi SMA薄膜与PZT基体之间的结合力提高6.8%,沉积有不连续NiTi SMA薄膜试样的断裂韧性较沉积有连续NiTi SMA薄膜试样提高2倍以上;NiTi SMA薄膜对PZT的二维约束作用导致所制备的具有不连续NiTi SMA薄膜试样的阻尼随振动频率变化曲线较PZT材料多出随激振力增大而降低的阻尼平台,即表明试样的阻尼存在稳定区;由于不连续NiTi SMA薄膜较连续NiTi SMA薄膜与PZT基体之间的相互作用力小,从而使发生在PZT内部的离子松弛现象更容易进行,而致沉积有不连续NiTi SMA薄膜材料与沉积有连续NiTi SMA薄膜的试样相比介电常数提高11%;由于不连续NiTi SMA薄膜体积以及其与PZT基体之间相互作用力均较连续NiTi SMA薄膜为小,导致外力对PZT基体的有效作用减弱程度较低,相应电位移减小程度也低,因而沉积有不连续NiTi SMA薄膜试样的压电常数较沉积有连续NiTi SMA薄膜的试样提高约2.8%。


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