以PZT 为代表的铁电陶瓷在现代工业的诸多领域中发挥着重要的作用,而其与电畴翻转密切相关的非线性变形行为和裂纹扩展行为则严重地限制了其应用的可靠性。由于电畴翻转强烈依赖于材料的晶体对称性,为此,本项目采用实验测试、理论分析与计算模拟相结合的手段系统地研究了三种典型晶体对称性(三方相、四方相以及三方-四方相界附近)的PZT 陶瓷的变形与裂纹扩展机理,及其与晶体对称性之间的相互关系。通过极化、退极化、电致断裂以及压痕实验获得了三种对称性PZT 陶瓷变形与裂纹扩展的实验数据;根据实验结果分析畴变与变形、裂纹扩展之间的相互作用,提出了基于数学优化的多晶铁电陶瓷相场模型,阐明了与晶体对称性相关的变形与裂纹扩展机制。本项目的顺利完成,基本上对PZT铁电陶瓷的在力电耦合下的非线性变形与断裂机制作了一个了结,必将对PZT陶瓷的应用提供技术指导。
英文主题词ferroelectric ceramics; crystal symmetry; deformation; crack propagation; phase field model