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铁电材料是一种十分重要的功能材料,因其特有的铁电性,被广泛应用于电子信息、医学、探测、军事等诸多领域。铁电材料因其自身特点,实际服役中除受电场作用外,还受到应力场和温度场的交互作用与影响。为保障材料服役中长期的稳定性、耐久性和可靠性,深入研究铁电材料多物理场耦合作用下的宏观性能动态响应及其演化规律具有十分重要的意义。但目前能够真正意义上实现多物理场耦合的铁电测试装置极少,因此该装置的设计开发迫在眉睫。论文就多物理场耦合作用下铁电材料的性能测试与分析理论的国内外现状进行了综述分析并对铁电性能测试方法和铁电学基本理论进行了详细介绍,在此基础上,搭建了一套力热电三物理场耦合环境下的铁电性能测试装置,提出了一套规范的力热电耦合环境下的铁电测试实验流程,并进行了多物理场耦合下的一系列铁电材料试验,得出了力热耦合环境对典型铁电材料的铁电性能的影响规律。论文的主要研究工作如下:设计并制造了绝缘压缩夹具和硅油槽,并分析了加载同轴度引起的加载误差。搭建了可以同时测试铁电材料电滞回线和电致伸缩曲线的铁电测试模块,并将其测试结果与商业化铁电分析仪的结果进行比较,确定该模块具有较高的测试准确性。搭建了可提供高温和低温环境的热学加载模块,并采用一套绝热措施提高模块的热加载速率和稳定性,并测试其实际加载效果。此外,对绝缘压缩夹具分别进行了力场、电场和热场的仿真分析,从理论上保证设计的可行性。基于上述工作,论文对典型铁电材料PZT和BTO进行力电耦合、热电耦合和力热电耦合测试,得出了不同温度不同压应力下的电滞回线和电致伸缩曲线,通过数据分析,得出以下结论:在相同的压力下,PZT在25-65℃范围内有着稳定且最强的铁电性。压应力可以降低材料的P_r、P_s和E_c,且适当的压应力对电致伸缩特性有促进作用,过高的压应力不利于提高材料的电致伸缩特性;高于65℃的温度范围内,温度升高会降低P_s和P_r,且一般情况下,E_c和Δε会在105℃下取得最小值。此外,在温度25-65℃的自由状态下,PZT铁电性最强,P_s大小约为16.67μC/cm~2,P_r大小约为13μC/cm~2,E_c大小约为580V/mm,Δε大小约为165με。对于BTO,温度不变时,压应力的作用基本上是使得P_s和P_r降低。在高压应力(>40.7MPa)下,E_c随压应力增加而减小,而Δε基本不变。由于BTO有5℃和120℃两个相变点,在较低压应力下(<40.7MPa)E_c和Δε的变化规律分为三个部分:2℃时,E_c随压应力增加而增加,且Δε随压应力增加而减小;5℃-65℃时,E_c随压应力增加而减小,而Δε随压应力增加而增加,但在5℃20.3MPa条件下,Δε异常反升;105℃时,E_c和Δε对压应力变化不敏感。温度对E_c和Δε的影响一致:两物理量均是在5℃时取最大值后,随着温度升高而减小。温度对P_s和P_r的影响规律由于相变也分为三个阶段:在2℃-5℃,在低应力下两参量随温度升高而减小,而较高压应力下两参量随温度升高而增加;在5℃-25℃,两参量均随温度减小,造成两阶段规律不同的原因可能是相变;在25℃-105℃,P_s随温度升高而增加,P_r在65℃达到最大值后减小。