MSP试验法评价PZT陶瓷的循环疲劳寿命

采用小样品力学性能试验方法(Modified Small Punch Tests,简称MSP)对Pb(Zr,Ti)O3陶瓷(PZT)实施了不同大小应力下的循环疲劳实验,循环应力越大,样品的残余强度和压电常数衰减越快,这是由应力循环过程中大量微裂纹的产生和扩展所致.通过最大强度值与疲劳寿命的对应关系求得100 Hz循环疲劳下该样品的裂纹扩展指数n为395,由此推测了PZT陶瓷样品的使用寿命,在循环应力的最大值不超过79.1 MPa的条件下,该样品的连续使用寿命可达5年以上.

多场耦合MSP测试系统的建立及应用

通过建立一套能够实现在力场、电场、温场等多场耦合条件下测试的小样品力学性能测试系统,使得小样品在近真实的多场耦合条件下得到评价:在小样品力学性能测试系统的基础上,通过设计模具和引入电场,实现了力电耦合下的小样品的动态力学性能的测试;通过设计模具和高温炉引入温场,可以对热障涂层、陶瓷等材料进行高温条件下的力学性能测试。通过引入声发射仪和模具设计,在测试材料力学性能的同时,可以实时监控材料内部结构发生的变化。多场耦合MSP测试系统的建立,为新型无机材料在多场耦合下的力学性能研究提供了系统的测试平台,为材料使用的可靠性和稳定性研究奠定了基础。