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钙钛矿型铁电陶瓷的电致疲劳本构理论研究

周志东  杨凤娟  柳听前  张颖  蒋泉  张春祖  
【摘要】:铁电陶瓷材料的电畴在外场作用下反复翻转引起的材料结构变化,是导致铁电材料性能衰变和破坏的原因,也是阻碍铁电陶瓷材料应用于各种传感器和执行器的主要因素。本文在XRD原位观测电疲劳过程中电畴变化的研究基础上,结合单轴宏观铁电本构模型,提出了一个能够模拟钙钛矿型铁电陶瓷在循环电载荷作用下的电滞回线和蝶形曲线的疲劳本构模型。考虑在循环电载荷作用下,电极电荷注入引起部分电畴的钉扎,降低了电畴的翻转能力,同时可移动界面层重新激活部分已钉扎的电畴翻转等影响因素,通过数值模拟给出了XRD实验观测的疲劳剩余极化与各类电畴翻转比,正反铁电相比之间的相互关系。本文模拟了极化与未极化钙钛矿型铁电陶瓷的电滞回线和应变曲线,其结果与实验测试吻合较好。本文提出的电疲劳本构模型适用于研究铁电薄膜的电致疲劳特性。

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