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為是導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行原位觀測的方法,對研究和探明這類材料的疲勞失效機理具有重大的理論指導意義和實際應(yīng)用價值。本項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行了系統(tǒng)的研究,獲得了Raman特征軟模峰強隨電場強度、疲勞周次和裂尖觀測點

2、空間位置分布的變化規(guī)律。實驗結(jié)果表明,不同預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,材料的剩余極化強度和Raman特征軟模峰強隨電場強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,特征軟模峰強隨裂尖觀測點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

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特征軟模峰強變化；同時,90°疇變會改變四方相晶格中O-Zr-O的板面彎曲振動模式,也會導致相應(yīng)的特征軟模E(2TO)峰強變化。利用特別設(shè)計的90°原位旋轉(zhuǎn)裝置可以模擬90°疇變,從而通過實驗證實了該理論,并實現(xiàn)了對材料的疇變進行原位觀測。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,最終導致Raman特征軟模峰強發(fā)生