PLZT鐵電陶瓷疇變的原位Raman光譜觀測.pdf

1、鐵電陶瓷材料在外場作用下的疇變被認(rèn)為是導(dǎo)致其性能衰退的主要原因。建立對鐵電陶瓷材料在外場作用下疇變進(jìn)行原位觀測的方法,對研究和探明這類材料的疲勞失效機(jī)理具有重大的理論指導(dǎo)意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。本項(xiàng)論文工作提出并建立了基于Raman散射原理的90°疇變原位Raman觀測的方法和裝置,對三種不同預(yù)極化處理的PLZT試樣在外電場作用下、電疲勞過程中和裂紋尖端的疇變行為進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,獲得了Raman特征軟模峰強(qiáng)隨電場強(qiáng)度、疲勞周次和裂尖觀測點(diǎn)

2、空間位置分布的變化規(guī)律。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,不同預(yù)極化處理對材料的宏觀性能和微觀行為影響很大。施加外電場或電疲勞過程中,材料的剩余極化強(qiáng)度和Raman特征軟模峰強(qiáng)隨電場強(qiáng)度或疲勞周次的增加而降低,其中縱極化試樣下降的幅度最大。此外,特征軟模峰強(qiáng)隨裂尖觀測點(diǎn)離開裂尖距離的增加而減弱。通過建立Raman光譜觀測疇變的物理模型,提出疇變引發(fā)Raman軟模峰強(qiáng)變化的基本理論。多晶材料散射體中發(fā)生90°疇變,會通過改變散射體中不同晶粒取向的感應(yīng)極化率導(dǎo)

3、數(shù),從而改變其總平均感應(yīng)極化率張量χ(u r),引起Raman特征軟模峰強(qiáng)變化；同時(shí),90°疇變會改變四方相晶格中O-Zr-O的板面彎曲振動(dòng)模式,也會導(dǎo)致相應(yīng)的特征軟模E(2TO)峰強(qiáng)變化。利用特別設(shè)計(jì)的90°原位旋轉(zhuǎn)裝置可以模擬90°疇變,從而通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了該理論,并實(shí)現(xiàn)了對材料的疇變進(jìn)行原位觀測。因此,由于外電場作用、電疲勞和表面壓痕的引入,材料所發(fā)生的90°疇變均將引發(fā)試樣平均電疇擇優(yōu)取向的改變,最終導(dǎo)致Raman特征軟模峰強(qiáng)發(fā)生