压电材料较差的韧性极大地限制了其应用范围。压电材料韧性差的根源之一在于其内部裂纹扩展所需的机械载荷低于位错发射所需的机械载荷,这导致一般情况下压电材料中的裂纹难以通过发射位错导致自身钝化并缓解裂尖的应力集中。本项目采用理论分析与实验观察测试相结合的方式,利用压电材料的力-电耦合特性,研究电载荷促使位错发射的机理和特征。通过研究压电材料中作用在位错上的各种力,建立压电材料中裂纹发射位错的模型和判据,讨论裂纹电可穿透性和几何形状、材料电弹常数、力电载荷配置、剩余位错在裂纹表面的分布及裂纹内部介电常数和电场等因素对位错发射和裂纹扩展的促进或抑制作用。探索促使压电材料中裂纹在扩展前发射位错并松弛应力的机理,为压电材料的增韧设计及断裂失效研究提供科学依据。
英文主题词piezoelectric materials;residual dislocation;dislocation emission;crack;toughened