基于LabVIEW的磁电系数自动化测试平台搭建

磁电耦合系数的测定是进行磁电复合材料研究的前提。在系统介绍磁电耦合测试的基本原理及其实现方法的基础上,利用一个线圈同时产生交流和直流磁场,避免了多个线圈之间的互感,并借助Lab VIEW软件,搭建磁电耦合系数的全自动化测试平台。利用该自动化磁电测试系统,对环氧树脂粘接而成的Metglas/PZT/Metglas磁电复合材料进行测试,测试结果显示,磁电谐振峰与样品阻抗谐振峰测试结果一致,且反复测量结果误差小于1.4%。研究表明,基于Lab VIEW的磁电系数自动化该测试系统误差小、稳定性好。

磁电复合材料PMN-PT/Terfenol-D/PMN-PT磁电耦合性能的有限元分析

由铁电相和铁磁相组成的磁电复合材料被证明有非常显著的磁电耦合效应,近年来受到越来越多的关注。利用有限元PDE的方法对磁电复合材料PMN-PT/Terfenol-D/PMN-PT的磁电耦合性能进行了分析,主要研究了边界条件、结构尺寸对磁电耦合性能的影响。研究发现,当上下表面y方向固定,其它表面自由时,磁电复合材料长度方向伸缩更加明显,具有更大的磁电耦合系数;铁电相和铁磁相厚度比与磁电耦合系数程非线性关系,当铁电相厚度为1.1mm,铁磁相厚度为1.9mm时,磁电耦合系数具有最大值3.354((V/m)/A/m));当铁电层尺寸保持不变,铁磁层长度超过10mm后,铁磁层长度对磁电耦合系数影响不明显。该理论结果可以用于提高磁电耦合性能同时达到节省材料的目的。

磁致伸缩/压电叠层复合材料磁-机-电耦合系数分析

分析和推导了磁致伸缩/压电叠层复合材料的机-电耦合系数、磁-机耦合系数及磁-电耦合系数与磁致伸缩层和压电层性能参数及几何参数之间的关系.进一步分析表明,叠层复合材料低频时的磁电电压系数正比于磁-电耦合系数,谐振时的磁电电压系数正比于磁-电耦合系数与机械品质因素的乘积;磁电电压系数还与复合结构的本征阻抗有关,本征阻抗越大磁电电压系数越大.通过性能差异较大的Terfenol-D和FeNi基弹性合金分别与压电材料PZT5-H和PZT8相互组合构成复合材料的比较分析,进一步阐明了磁电复合材料磁-电耦合系数和机械品质因素在磁电转换中的作用及其物理意义.制备了Terfenol-D/PZT5-H和FeNi基弹性合金/PZT8叠层复合材料样品进行实验,理论分析能够较好的解释实验结果.

Terfenol-D对层状材料PVDF/Terfenol-D/PZT的特性影响

采用热压法制备了中间层为聚偏氟乙烯(PVDF)/Tb-Dy-Fe合金(Terfenol-D)/锆钛酸铅(PZT),上、下层为PVDF/Terfenol-D的层状复合结构材料,研究了中间层Terfenol-D不同体积含量变化对样品介电常数、介电损耗、压电常数以及磁电耦合系数的影响规律。研究发现,在中间层的φ(Terfenol-D)=4%时,综合性能最优,其中压电系数d33为32.4pC/N,磁电耦合系数αE为1 118mV/A。