電疲勞過程中PLZT鐵電陶瓷疇變的原位觀測(cè)及電疲勞機(jī)理研究.pdf

1、電疲勞失效是阻礙鐵電陶瓷材料應(yīng)用于微驅(qū)動(dòng)和微執(zhí)行器件的主要原因。采用現(xiàn)場(chǎng)或原位技術(shù)觀測(cè)電疲勞過程中電疇的變化對(duì)研究和探明這類材料的電疲勞機(jī)理具有重大的理論指導(dǎo)意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。本工作通過建立原位XRD觀測(cè)系統(tǒng)，對(duì)電疲勞過程中PLZT鐵電陶瓷試樣表面X射線衍射峰隨疲勞次數(shù)的變化進(jìn)行了原位觀測(cè)。同時(shí)，利用SEM觀察了疲勞前后試樣的斷口形貌，并系統(tǒng)地進(jìn)行了電場(chǎng)特征和溫度對(duì)PLZT試樣電疲勞性能影響的實(shí)驗(yàn)觀測(cè)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在高電場(chǎng)強(qiáng)度、低電

2、場(chǎng)頻率和在方波電場(chǎng)的作用下以及較低的溫度下，鐵電陶瓷材料剩余極化強(qiáng)度P_r(N)下降的速度變快。電疲勞過程中原位XRD觀測(cè)結(jié)果表明，隨著電疲勞次數(shù)N的增加，在每個(gè)循環(huán)結(jié)束后試樣表面a疇不斷增加，c疇不斷減少；在外電場(chǎng)作用下該材料發(fā)生a→c疇的90°疇變的能力不斷惡化。根據(jù)原位XRD實(shí)驗(yàn)觀測(cè)結(jié)果，給出了c→a疇的90°疇變的近似估算公式，并結(jié)合宏觀剩余極化強(qiáng)度隨N增加而降低的實(shí)驗(yàn)觀測(cè)，提出了疲勞過程中材料的剩余極化強(qiáng)度P_r(N)降低是由