NiTi SMA-PZT復(fù)合材料的制備及阻尼特性研究.pdf

1、本論文采用溶膠-凝膠法(Sol-Gel)在NiTi形狀記憶合金(SMA)基體上沉積PbZrTiO<,3>(PZT)鐵電陶瓷薄膜而制備NiTi SMA/PZT復(fù)合材料。探討了用檸檬酸代替有機醚制備PZT先驅(qū)體的反應(yīng)機理。通過對不同燒結(jié)溫度下試樣的XRD圖譜分析，討論了燒結(jié)溫度對鐵電陶瓷層晶化過程的影響。使用光學(xué)和掃描電子顯微鏡及能譜對復(fù)合材料結(jié)構(gòu)進行了分析。比較具有三種不同界面狀態(tài)的NiTi SMA基體對PZT鐵電陶瓷層沉積的影響。用懸掛

2、共振法研究了NiTi SMA/PzT復(fù)合材料和NiTi SMA的阻尼性能隨振動頻率及振幅變化的規(guī)律。比較了NiTi SMA和NiTi SMA/PZT復(fù)合材料阻尼值的差異，從相界、疇界的運動等方面探討了NiTi SMA/PZT復(fù)合材料的阻尼機理。 實驗表明，650℃為較佳的燒結(jié)溫度。在此溫度下陶瓷層中無焦綠石相出現(xiàn)，組織中的主要組成相是鐵電陶瓷PTZ相；在NiTi SMA表面原位氧化生成的TiO<,2>陶瓷層過渡層增強了NiTi

3、SMA與PZT鐵電陶瓷的結(jié)合。較機械拋光和氧化處理，具有表面腐蝕狀態(tài)的NiTiSMA基體與PZT陶瓷層的結(jié)合較好。 NiTi SMA/PZT復(fù)合材料的阻尼特性較NiTi SMA有明顯的變化：在頻率響應(yīng)方面，NiTiSMA/PZT復(fù)合材料的響應(yīng)頻率明顯加寬，從NiTi SMA的0～7Hz增大到了0～20Hz，而阻尼水平也有了較大的提高；對于NiTi SMA和NiTi SMA/PZT復(fù)合材料來說都存在一個臨界振幅，當(dāng)振幅小于該臨界值

4、，阻尼隨振幅的增大而顯著增大，當(dāng)振幅大于該臨界值時，隨振幅的增大阻尼值變化趨于平緩，然而，前者的臨界振幅(激振電壓)僅為0.5v，而后者為1.0v，表明后者能承擔(dān)更大的載荷。 NiTi SMA/PZT復(fù)合材料的阻尼機制來自NiTi SMA與PZT兩種材料的綜合，既包括B，母相/馬氏體的界面運動，又包含PZT鐵電陶瓷的疇界運動；更重要的是應(yīng)力波在復(fù)合材料內(nèi)部傳遞時PZT鐵電陶瓷層產(chǎn)生的正、逆壓電效應(yīng)強化了NiTi SMA/PZT復(fù)