陈志武[1]2003年在《电疲劳过程中PLZT铁电陶瓷畴变的原位观测及电疲劳机理研究》文中研究表明电疲劳失效是阻碍铁电陶瓷材料应用于微驱动和微执行器件的主要原因。采用现场或原位技术观测电疲劳过程中电畴的变化对研究和探明这类材料的电疲劳机理具有重大的理论指导意义和实际应用价值。本工作通过建立原位XRD观测系统，对电疲劳过程中PLZT铁电陶瓷试样表面X射线衍射峰随疲劳次数的变化进行了原位观测。同时，利用SEM观察了疲劳前后试样的断口形貌，并系统地进行了电场特征和温度对PLZT试样电疲劳性能影响的实验观测。 实验结果表明，在高电场强度、低电场频率和在方波电场的作用下以及较低的温度下，铁电陶瓷材料剩余极化强度P_r(N)下降的速度变快。电疲劳过程中原位XRD观测结果表明，随着电疲劳次数N的增加，在每个循环结束后试样表面a畴不断增加，c畴不断减少；在外电场作用下该材料发生a→c畴的90°畴变的能力不断恶化。根据原位XRD实验观测结果，给出了c→a畴的90°畴变的近似估算公式，并结合宏观剩余极化强度随N增加而降低的实验观测，提出了疲劳过程中材料的剩余极化强度P_r(N)降低是由于a畴的增加和反铁电c~*畴增加导致不可翻转c畴增加共同造成的假设，并给出了不可翻转畴随N增加而变化的估算公式。根据原位XRD观测结果探讨了试样的畴变应变随N变化的规律，发现试样的畴变应变大小随N的增加而下降，其下降速度随N的增加而减小。结合XRD和SEM观测，提出了纯电疲劳作用下试样不会发生断裂的机理：电疲劳初始阶段，试样中的非协调高应变导致沿晶微裂纹，随着微裂纹的增加，使得试样沿外电场方向发生a→c畴的能力不断降低，从而导致畴变应变减小，当应变减小到一定程度时，将不足以在试样中引起新的微裂纹或使原有微裂纹继续伸长。
张飒, 张颖, 程璇[2]2010年在《PLZT铁电陶瓷电疲劳过程中畴变的原位Raman观测》文中研究表明本文从Raman光散射原理出发,提出原位Raman畴变观测原理,探索建立铁电畴变的原位、无损和微区观测技术。在PLZT铁电陶瓷试样电疲劳过程中,原位观测交变电场作用下畴变的Raman谱图的软模峰强变化,试图建立畴变与Raman光谱之间的联系,从而证实可以利用Raman光谱的变化来检测铁电陶瓷材料的畴变;同时,通过宏观性能测试获得电疲劳过程中试样电滞回线曲线的变化规律,结果证实了电疲劳过程中畴变将导致Raman光谱特征软模峰强的降低和宏观剩余极化强度的下降,尤以纵向极化试样变化幅度更显着;并且,这种下降呈现"先急后缓"的两个下降阶段,其拐点出现在N-10~(6.2)通过以上实验,建立了铁电陶瓷材料电疲劳过程中畴变所导致的Raman光谱软模峰强降低与剩余极化强度下降之间的联系,从本质上揭示铁电陶瓷材料的微观行为对其宏观性能的影响机理。
张飒[3]2006年在《PLZT铁电陶瓷畴变的原位Raman光谱观测》文中进行了进一步梳理铁电陶瓷材料在外场作用下的畴变被认为是导致其性能衰退的主要原因。建立对铁电陶瓷材料在外场作用下畴变进行原位观测的方法,对研究和探明这类材料的疲劳失效机理具有重大的理论指导意义和实际应用价值。本项论文工作提出并建立了基于Raman散射原理的90°畴变原位Raman观测的方法和装置,对叁种不同预极化处理的PLZT试样在外电场作用下、电疲劳过程中和裂纹尖端的畴变行为进行了系统的研究,获得了Raman特征软模峰强随电场强度、疲劳周次和裂尖观测点空间位置分布的变化规律。实验结果表明,不同预极化处理对材料的宏观性能和微观行为影响很大。施加外电场或电疲劳过程中,材料的剩余极化强度和Raman特征软模峰强随电场强度或疲劳周次的增加而降低,其中纵极化试样下降的幅度最大。此外,特征软模峰强随裂尖观测点离开裂尖距离的增加而减弱。通过建立Raman光谱观测畴变的物理模型,提出畴变引发Raman软模峰强变化的基本理论。多晶材料散射体中发生90°畴变,会通过改变散射体中不同晶粒取向的感应极化率导数,从而改变其总平均感应极化率张量χ(u r),引起Raman特征软模峰强变化;同时,90°畴变会改变四方相晶格中O-Zr-O的板面弯曲振动模式,也会导致相应的特征软模E(2TO)峰强变化。利用特别设计的90°原位旋转装置可以模拟90°畴变,从而通过实验证实了该理论,并实现了对材料的畴变进行原位观测。因此,由于外电场作用、电疲劳和表面压痕的引入,材料所发生的90°畴变均将引发试样平均电畴择优取向的改变,最终导致Raman特征软模峰强发生变化。
杨凤娟, 程璇, 张颖[4]2015年在《电疲劳对掺镧锆钛酸铅陶瓷电致畴变行为的影响》文中提出在不同电疲劳周次下,对未极化掺镧锆钛酸铅铁电陶瓷在不同直流电场加载下得到的原位X射线衍射(XRD)谱和撤掉不同直流电场后得到的非原位XRD谱的(002)与(200)晶面衍射峰强与电场强度(EA)的关系进行研究。通过计算90°畴变体积分数发现,在电疲劳过程中,电场撤掉前后的90°畴变体积分数均随EA呈蝶形曲线变化。在低电场作用下,铁电畴更趋向于沿平行试样表面方向,而在EA=2 000 V/mm作用下,当电疲劳至106时,材料中有约5%的铁电畴被钉扎,有约6%的铁电畴在电场撤掉瞬间转回平行试样表面方向。电场撤掉后的90°畴变体积分数能直接反映铁电材料剩余极化程度。
刘怡萱[5]2007年在《PLZT铁电陶瓷的相变及直流电场下畴变的原位Raman光谱观测》文中研究说明Raman光谱与铁电体中的晶格振动模相关,能从晶格动力学的角度反映铁电体中畴变与相变的物理本质。本项工作运用Raman散射光谱技术,建立了对PLZT铁电陶瓷的相变及直流电场下的电致畴变进行原位观测的方法和装置,对未极化和经过极化的两种PLZT试样在温度变化过程中的相变现象和外电场作用下的畴变行为进行了系统的观测;探索了铁电陶瓷材料的Raman光谱的分峰拟合方法,并利用该方法获得了各晶格振动模的强度与温度及外加直流电场之间的变化规律。不同温度下的电滞回线测试表明,在温度约320℃处试样的电滞回线消失,即在该温度点发生铁电至顺电相变。而高温原位Raman观测结果表明,随着温度的升高,Raman各特征峰的峰位发生移动,强度下降。实验结果显示准同型相界附近的PLZT铁电陶瓷在240℃和360℃分别发生两次相变,表明样品中可能存在混合相。外加直流电场条件下的Raman原位观测结果表明,各峰的峰位不随加载时间和电场强度的变化而变化,这表明外加电场不改变试样的晶格结构。在电场强度为1375 V/mm的直流电场下加载60分钟后,各Raman峰的强度增加;在不同电场强度的变化过程中,当外加电场的强度超过矫顽场时,各Raman峰强随外加电场的增加而增加,随外加电场的减弱而减弱;电场作用下未极化试样峰强变化较极化试样更明显。推出了单晶材料Raman光学振动模散射强度与极化取向角度的关系,结果表明,Raman散射强度与电畴取向密切相关,受90°畴变的影响。在此基础上提出了利用分布函数建立多晶材料Raman散射强度的计算方法,指出90°畴变使得多晶材料电畴取向分布发生改变,从而导致Raman光谱强度的变化。直流电场下原位Raman观测结果证实铁电多晶材料在外加直流电作用下产生的90°畴变使得Raman光谱强度发生变化。
张飒[6]2017年在《交变电场作用下PLZT铁电陶瓷畴变的原位Raman观测》文中指出采用传统固相法制备了掺镧锆钛酸铅(PLZT)铁电陶瓷,经不同方向极化后,进行了交变电场循环加载疲劳试验,原位测试了不同循环周次下的Raman谱和电滞回线,分析了Raman软模强度和剩余极化强度的变化规律。结果表明:此铁电陶瓷在交变电场作用下的畴变导致了Raman峰强度和铁电性能的下降;随循环周次的增加,Raman软模相对强度和相对剩余极化强度均先快速下降后再缓慢下降,且下降趋势由急变缓的拐点基本出现在循环106.2周次时;纵向极化试样的Raman谱软模相对强度和相对剩余极化强度随循环周次增加的下降幅度大于未极化和切向极化试样的。
张飒[7]2017年在《叁级共焦显微拉曼光谱仪的联用技术及其在铁电陶瓷研究中的应用》文中提出简述了拉曼光谱技术的优越性以及共焦显微拉曼光谱技术的特点,针对材料学科的科研测试需求,叙述了近年来叁级共焦显微拉曼光谱仪与一系列机械平台装置联用后,在偏振场、力电场、温度场等外场作用下PLZT铁电陶瓷材料的拉曼原位观测实例,通过图谱分析讨论了PLZT铁电陶瓷材料在外场作用下的微观结构变化及其疲劳损伤机理。
周志东, 杨凤娟, 柳听前, 张颖, 蒋泉[8]2010年在《钙钛矿型铁电陶瓷的电致疲劳本构理论研究》文中指出铁电陶瓷材料的电畴在外场作用下反复翻转引起的材料结构变化,是导致铁电材料性能衰变和破坏的原因,也是阻碍铁电陶瓷材料应用于各种传感器和执行器的主要因素。本文在XRD原位观测电疲劳过程中电畴变化的研究基础上,结合单轴宏观铁电本构模型,提出了一个能够模拟钙钛矿型铁电陶瓷在循环电载荷作用下的电滞回线和蝶形曲线的疲劳本构模型。考虑在循环电载荷作用下,电极电荷注入引起部分电畴的钉扎,降低了电畴的翻转能力,同时可移动界面层重新激活部分已钉扎的电畴翻转等影响因素,通过数值模拟给出了XRD实验观测的疲劳剩余极化与各类电畴翻转比,正反铁电相比之间的相互关系。本文模拟了极化与未极化钙钛矿型铁电陶瓷的电滞回线和应变曲线,其结果与实验测试吻合较好。本文提出的电疲劳本构模型适用于研究铁电薄膜的电致疲劳特性。
屈绍波, 曹国雄, 张孟, 傅振堂, 王斌科[9]2015年在《周期铁电畴压电陶瓷的制备工艺和频谱特性》文中研究表明采用了半导体光刻工艺、压电陶瓷极化工艺相结合的方法制备了多晶压电陶瓷周期畴结构。设计了周期极化所用高电压的脉冲波形、脉冲极化电压、脉冲宽度和脉冲个数。通过频谱分析可以得知:周期铁电畴压电陶瓷厚度切变振动的谐振频率决定于压电陶瓷周期铁电畴的半周期厚度,而不是决定于压电陶瓷的总厚度。周期铁电畴压电陶瓷厚度切变振动的谐振频率相应得到了提高,并且在其附近的Cs值达到了负值。
严世榕, 周瑞忠, 周克民, 许传矩, 王东东[10]2010年在《福建省力学学科发展报告》文中研究指明介绍了福建省力学主要学科的研究进展、主要研究成果及在国民经济建设中的主要应用情况与存在的问题,简单介绍了福建力学学科整体在国内外的地位,展望了我省力学学科发展方向及其在海西建设中的作用。
参考文献：
[1]. 电疲劳过程中PLZT铁电陶瓷畴变的原位观测及电疲劳机理研究[D]. 陈志武. 厦门大学. 2003
[2]. PLZT铁电陶瓷电疲劳过程中畴变的原位Raman观测[C]. 张飒, 张颖, 程璇. 第十五届全国疲劳与断裂学术会议摘要及论文集. 2010
[3]. PLZT铁电陶瓷畴变的原位Raman光谱观测[D]. 张飒. 厦门大学. 2006
[4]. 电疲劳对掺镧锆钛酸铅陶瓷电致畴变行为的影响[J]. 杨凤娟, 程璇, 张颖. 硅酸盐学报. 2015
[5]. PLZT铁电陶瓷的相变及直流电场下畴变的原位Raman光谱观测[D]. 刘怡萱. 厦门大学. 2007
[6]. 交变电场作用下PLZT铁电陶瓷畴变的原位Raman观测[J]. 张飒. 机械工程材料. 2017
[7]. 叁级共焦显微拉曼光谱仪的联用技术及其在铁电陶瓷研究中的应用[J]. 张飒. 机械工程材料. 2017
[8]. 钙钛矿型铁电陶瓷的电致疲劳本构理论研究[C]. 周志东, 杨凤娟, 柳听前, 张颖, 蒋泉. Proceedings of the 2010 Symposium on Piezoelectricity,Acoustic Waves and Device Applications. 2010
[9]. 周期铁电畴压电陶瓷的制备工艺和频谱特性[J]. 屈绍波, 曹国雄, 张孟, 傅振堂, 王斌科. 功能材料信息. 2015
[10]. 福建省力学学科发展报告[J]. 严世榕, 周瑞忠, 周克民, 许传矩, 王东东. 海峡科学. 2010