鐵電疇變?cè)籜RD測(cè)試系統(tǒng)及其應(yīng)用.pdf

1、鐵電陶瓷在外電場作用下的疇變能力與其性能的好壞有著直接的關(guān)系，因此，通過原位實(shí)驗(yàn)手段對(duì)疇變進(jìn)行定量分析，對(duì)研究材料的疲勞失效機(jī)理有著重大的理論指導(dǎo)意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。通過本論文工作，自行設(shè)計(jì)和開發(fā)了一套電壓加載與電滯回線測(cè)試裝置，將該裝置與X射線衍射儀聯(lián)用，實(shí)現(xiàn)了在直流電場作用下以及電疲勞過程中，原位測(cè)試鐵電陶瓷樣品表面的XRD譜圖和電滯回線，并通過考察(002)和(200)峰強(qiáng)的相對(duì)變化，定量計(jì)算出鐵電陶瓷材料的90°疇變量

2、本套測(cè)試系統(tǒng)的主要功能包括：(1)對(duì)樣品施加直流和交變電壓從而改變直流電場大小和對(duì)樣品進(jìn)行電疲勞；(2)對(duì)初始樣品或在電疲勞過程中測(cè)試樣品的電滯回線。電滯回線測(cè)試電路是在Sawyer-Tower電路的基礎(chǔ)上加入了電阻補(bǔ)償部分，以克服測(cè)試過程中由于樣品的線感應(yīng)極化、電導(dǎo)損耗所造成的電滯回線畸變。同時(shí)，儀器中加入濾波裝置和電流保護(hù)裝置以提高整套系統(tǒng)的安全性。利用LabVIEW(即：虛擬儀器編程軟件)編程平臺(tái)，自行編寫了數(shù)據(jù)采集程序，實(shí)現(xiàn)了實(shí)

3、時(shí)監(jiān)控、測(cè)試數(shù)據(jù)的采集、處理和保存的功能。 利用以上這套測(cè)試系統(tǒng)，對(duì)未極化和縱極化PLZT樣品分別進(jìn)行了鐵電疇變的初步研究，獲得了宏觀性能參數(shù)，并定量計(jì)算出90°疇變百分比(B(E)。結(jié)果表明，B(E)與直流電場強(qiáng)度成非線性關(guān)系，當(dāng)電場強(qiáng)度小于矯頑電場強(qiáng)度時(shí)，B(E)變化較小；超過矯頑電場強(qiáng)度時(shí)，B(E)迅速增大；當(dāng)電場強(qiáng)度超過飽和電場強(qiáng)度時(shí)，B(E)變化趨緩。通過計(jì)算樣品的最大90°疇變率均值(XN)與飽和極化強(qiáng)度(PS)發(fā)現(xiàn)

4、。在電疲勞的初期，XN下降速率比PS快，疲勞周期為105次時(shí)，未極化和縱極化樣品的XN約為初始狀態(tài)的80％，而PS為初始狀態(tài)的88％；隨著疲勞的繼續(xù)進(jìn)行，兩種樣品的PS下降率超過了XN的下降率，而當(dāng)疲勞進(jìn)行到106時(shí)，未極化與縱極化樣品的XN分別為初始狀態(tài)的70％、50％，而PS分別為初始狀態(tài)的50％、26％，表明兩種樣品在疲勞后期發(fā)生的90°疇變率均值比疲勞初期的小，同時(shí)由于連續(xù)疲勞所造成的材料性能衰減幅度也增大，但縱極化樣品的90°