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垂直电场下BaTiO₃单晶的畴变与压痕裂纹的演化

赵显武褚武扬乔利杰

金属学报 doi:DOI:10.3724/SP.J.1037.2009.00210

利用微分干涉相衬显微镜, 在垂直于极化方向的电场下, 对BaTiO₃单晶的畴变过程和单晶上压痕裂纹的变化过程进行了原位观察. 通过对压痕周围和远离压痕区畴变过程的对比, 研究了压痕对其周围畴变的影响. 结果显示, 面内极化试样在垂直于极化方向的面内电场作用下, 原有压痕和压痕裂纹随整个试样经历90^o畴变后也要发生变化, 变化后其形貌与在新的极化状态下重新压制的压痕相似; 对离面极化试样加面内电场时, 畴变速度先增大后减小, 畴变完成一半时, 速度最大; 而且畴变初始阶段速度呈现大小相间的振荡性.

关键词: BaTiO₃单晶 , domain switching , indentation crack , fracture

电场对铁电陶瓷压痕裂纹的作用

黄海友 , 褚武扬 , 宿彦京 , 高克玮 , 乔利杰

中国腐蚀与防护学报

研究了极化锆钛酸铅（PZT-5）铁电陶瓷压痕裂纹在硅油中电场作用下的扩展过程。结果表明，当外加电场强度大于裂纹瞬时扩展临界电场强度（Eip=5.25kv/cm），压痕裂纹能够发生瞬时扩展，继续保持恒电场，裂纹会继续扩展。当外加电场强度小于裂纹瞬时扩展临界电场强度，裂纹不发生瞬时扩展，但保持恒定电场，裂纹会发生滞后扩展。同时，裂纹扩展量显示各向异性，与垂直于电场方向裂纹相比，平行于电场方向的裂纹扩展量很小。

关键词: PZT-5铁电陶瓷 , electric field , indentation crack , anisotropy

电场、残余应力和介质对PZT--5H铁电陶瓷压痕裂纹扩展的耦合作用

黄海友 , 宿彦京 , 高克玮 , 褚武扬

金属学报

通过在硅油中加恒电场实验, 研究了PZT--5H铁电陶瓷Vickers压痕裂纹的扩展行为，探讨了电场、残余应力以及介质间的耦合作用。结果表明,残余应力不足以使压痕裂纹在硅油中发生滞后扩展，只有外加恒电场E>0.2 kV/cm, 电场、残余应力和介质的耦合才能使压痕裂纹在经过一个孕育期tp后发生滞后扩展。由于有效应力强度因子随裂纹扩展而下降, 故压痕裂纹扩展10---30m后就将止裂. 压痕裂纹在硅油中滞后扩展的门槛电场强度EDP=0.2 kV/cm。如外加电场大于临界电场Ep=5.25 kV/cm，电场和残余应力的耦合可使压痕裂纹瞬时扩展；保持恒电场, 裂纹能继续扩展，然后止裂.如外加电场大于12.6 kV/cm，不需要残余应力协助, 电致裂纹也能在光滑试样上形核、长大、连接, 导致试样断裂。试样发生电致滞后断裂的门槛电场EDP=12.6 kV/cm, 发生瞬时断裂的临界电场EF=19.1 kV/cm。

关键词: PZT--5H铁电陶瓷 , indentation crack , coupling effect

应力和电场单独或耦合作用下PZT--5H卸载压痕裂纹的扩展

赵显武 , 褚武扬 , 宿彦京 , 高克玮 , 乔利杰

金属学报

研究了不同极化状态下PZT--5H 铁电陶瓷压痕裂纹在应力和电场单独作用以及耦合作用下的扩展行为。结果表明, 压痕裂纹残余应力引起的应力场强度因子近似等于断裂韧性。对沿长度方向极化的试样, 正、负电场均能引起压痕裂纹的扩展, 但正电场的作用更大。电场和应力的耦合作用表现为对应力的线性叠加。

关键词: PZT铁电陶瓷 , indentation crack , combined mechanical and electric loading

垂直电场下BaTiO_3单晶的畴变与压痕裂纹的演化

赵显武 , 褚武扬 , 乔利杰

金属学报 doi:10.3724/SP.J.1037.2009.00210

利用微分干涉相衬显微镜,在垂直于极化方向的电场下,对BaTiO_3单晶的畴变过程和单晶上压痕裂纹的变化过程进行了原位观察.通过对压痕周围和远离压痕区畴变过程的对比,研究了压痕对其周围畴变的影响,结果显示,面内极化试样在垂直于极化方向的面内电场作用下,原有压痕和压痕裂纹随整个试样经历90°畴变后也要发生变化,变化后其形貌与在新的极化状态下重新压制的压痕相似;对离面极化试样加面内电场时,畴变速度先增大后减小,畴变完成一半时,速度最大;而且畴变初始阶段速度呈现大小相间的振荡性.

关键词: BaTiO_3单晶 , 畴变 , 压痕裂纹 , 断裂

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