铁电材料压痕裂纹的开裂与环境开裂

【摘要】：本文主要研究铁电材料(PZT陶瓷和BaTiO3单晶)的多场(力,电和环境)耦合行为,例如,应力和电场的耦合,环境和电场的耦合以及环境和应力的耦合。利用压痕裂纹研究了应力和电场对PZT陶瓷裂纹扩展的耦合作用。利用BaTiO3单晶研究了湿空气环境对恒电场下90o畴变的影响。利用压痕裂纹和贯穿裂纹研究了BaTiO3单晶在水环境(湿空气和水)中应力腐蚀时裂纹扩展和畴变的相关性。本文所获得的主要研究成果如下: 1、正负电场均沿电场方向产生一个拉应力σin,它使垂直电场的裂纹扩展; 电场和外应力对压痕裂纹的扩展不存在耦合作用,仅仅是线性叠加。 2、恒电场下湿空气环境能促进BaTiO3单晶表面a畴向c畴的转变,但抑制c畴向a畴的转变,它和水分子吸附降低表面能的各向异性有关。 3、湿空气环境能促进恒应变下的畴变并导致滞后开裂,裂尖前方的畴变是应力腐蚀裂纹扩展的先决条件。