恒应力下BaTiO_3单晶压痕裂纹的滞后扩展和畴变

原位研究了残余应力和外加应力导致 BaTiO_3单晶压痕裂纹在湿空气和水中的滞后扩展及畴变．结果表明：很小的外应力就可使压痕裂纹扩展,裂尖的应力场强度因子 K_1=0．242σ√c+0．0117d√YP/c^(3/2)．残余应力能使卸载压痕裂纹在湿空气和水中滞后扩展并使裂纹所围的畴变区增大．在水中外加恒应力,经过一定时间后畴变区先增大,然后才导致裂纹滞后扩展．

湿度对恒电场下BaTiO_3单晶中畴变的影响

通过偏振光显微镜观察了在恒电场作用下湿空气对BaTiO_3单晶畴变的影响.结果表明,在恒电场下,湿度对不同的畴结构有不同的影响.较低的湿度对a-b和b-c畴结构没有影响.而在较高的湿度下,随着放置时间的增加,b-c畴结构发生了变化,b畴逐渐向c畴转变;但是较高的湿度对a-b畴结构无影响.可用水分子在a(b)畴和c畴上的吸附差别解释上述现象.

BaTiO_3单晶压痕裂纹的畴变和裂纹扩展的原位观察

金相显微镜原位观察了面内极化的BaTiO3单晶在瞬时电场作用下的畴变和裂纹形核、扩展的关系以及未极化BaTiO3单晶在恒电场下Vickers压痕裂纹扩展和电致畴变的关系．结果表明,畴变是裂纹形核、扩展的先决条件,但不存在直接的关系．在恒电场下,未极化的BaTiO3单晶卸载压痕裂纹的滞后扩展可以导致畴变区的扩大．

浸蚀促进BaTiO_3单晶的畴变和裂纹扩展的研究

研究了浸蚀对极化和未极化的BaTiO3单晶中畴变和压痕裂纹扩展的影响.结果表明,对面内极化试样(即极化方向 [001],压痕面(100)),用HCl+HF水溶液浸蚀20 s,其压痕裂纹的平均长度由(140±+17)μm扩展至(211±26)μm,即增长 50％,同时压痕裂纹所围的90°畴变区也明显增大;先浸蚀再打压痕和压痕后再浸蚀所得的结果相同.其原因和浸蚀刺分子吸附 降低表面能有关.对离面极化试样(即压痕面(001)垂直于极化方向[001]),则浸蚀对其裂纹长度和畴变区基本没有影响.对未极 化试样,浸蚀使其裂纹长度从(150±21)μm增至(182±30)μm,即增长约20％,同时畴变区亦增大.

BaTiO_3薄膜的制备及特性研究

本文以Ba(CH_3COO)_2和Ti(OC_4H_9)_4为原料,以CH_3COOH为催化剂,用溶胶-凝胶方法制备BaTiO0_3薄膜;用红外光谱研究原料水解与聚合形成BaTiO_3的机理;用Χ射线光谱研究薄膜结构,并研究工艺条件与电性能的关系。得到剩余极化强度为6.04μC/cm^2的铁电膜。

垂直电场下BaTiO_3单晶的畴变与压痕裂纹的演化

利用微分干涉相衬显微镜,在垂直于极化方向的电场下,对BaTiO_3单晶的畴变过程和单晶上压痕裂纹的变化过程进行了原位观察.通过对压痕周围和远离压痕区畴变过程的对比,研究了压痕对其周围畴变的影响.结果显示,面内极化试样在垂直于极化方向的面内电场作用下,原有压痕和压痕裂纹随整个试样经历90°畴变后也要发生变化,变化后其形貌与在新的极化状态下重新压制的压痕相似;对离面极化试样加面内电场时,畴变速度先增大后减小,畴变完成一半时,速度最大;而且畴变初始阶段速度呈现大小相间的振荡性.

恒位移下BaTiO_3单晶在空气中亚临界裂纹扩展与畴变

用正交偏振光显微镜,通过原位观察研究了恒位移下BaTiO_3单晶贯穿裂纹快速扩展与畴变的关系,以及在室温空气中(湿度为35%RH)亚临界裂纹扩展和畴变的关系。结果显示,加载开始时首先出现畴变,且其体积分数随载荷升高而增大;当载荷达到临界值时,裂纹快速形核、扩展并止裂,在空气中保持恒位移,畴变能慢慢发生,即空气中水吸附能促进畴变,当畴变发展到临界条件时就引起裂纹的亚临界扩展(即应力腐蚀)。