机电疲劳作用下PZT铁电陶瓷中微裂纹和电畴的变化

摘要

该文试图通过研究疲劳实验前后铁电材料中微裂纹和电畴的变化来加深对铁电材料疲劳机理的了解.研究中采用了典型的铁电材料-PZT-5. 实验工作分为宏观实验和微观分析两大部分.宏观实验包括对极化和未极化两组试样分别进行交叉变力上点弯、交变电驻恒力四点弯与交变电耦合的疲劳实验.测量了劳实验前后的压电常数d<,33>和剩余极化强度P<,r>以讨论机电疲劳加载对试样宏观铁电性能的影响.该文成功地实现了用SEM观察初始试样一般区域、硬度点区域和裂纹附近的电畴以及定点观察疲劳实验前后微裂纹的变化.另外,还通过应用XRD 测量试样表面(002)和(200)峰的强度的变化来讨论试术在疲劳实验前后电畴的翻转情况.微观分析表明:硬度点附近畴壁垂直于硬度痕边界径向排列,微裂纹附近畴壁趋于转向与裂纹平行;初始极化试样和疲劳极化试样中的微裂纹均表现出明显的各向异性;初始极化试样在极化电场撤除时,表面电畴的极化方向表面方向偏转邓效应,疲劳实验后这种效应不明显;经受机械力四点弯加载的未极化试样中,电畴和微裂纹的变化因应力状态的不同表现出一定的方向性,而极化试样无此方向性.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

§1.1铁电体简介

§1.1.1铁电体的概念

§1.1.2铁电体的特征

§1.1.3PZT(锆钛酸铅)简介

§1.2国内外研究现状

§1.3本文的内容和意义

第二章实验方法、实验设备及试样制备

§2.1实验方案

§21.1宏观疲劳实验加载的设计

§21.2材料变化的度量

§2.2试样

§2.3实验方法及设备

§2.4实验步骤

第三章实验结果

§3.1宏观疲劳实验结果

§3.1.1压电常数的变化

§3.1.2剩余极化强度的变化

§3.2微观实验结果

§3.2.1SEM分析结果

§3.2.2XRD分析结果

第四章分析与讨论

§4.1试样压电常d.33和剩余极化强度Pr的改变

§4.2初始微裂纹与电畴

§4.2.1一般区域的微裂纹和电畴

§4.2.1硬度点区域的电畴与微裂纹

§4.3疲劳作用下的微裂纹变化

§4.3.1一般区域的微裂纹的变化

§4.3.2硬度点区域的裂纹变化

§4.4疲劳作用下电畴的变化

第五章结论

致谢

参考文献