PZT基鐵電陶瓷材料疲勞特性研究.pdf

1、本文采用固相反應燒結法制備了實驗所用PZT基鐵電陶瓷材料;在300-433K的溫度范圍內研究了PZT基陶瓷的鐵電滯后特性與溫度的依賴性關系，通過測量其在交流電場中疲勞前后阻抗譜和電導率的變化，分析和討論了鐵電材料的近電極疲勞機制。針對上述的近電極疲勞機制，PZT陶瓷基體與Ag電極之間引入界面緩沖層LSM，來探討它對PZT基鐵電陶瓷介電特性、漏電流、鐵電性能的影響，測試了LSM作用下疲勞前后的電滯回線和對比分析了剩余極化強度歸一化隨疲勞循

2、環(huán)次數的實驗結果，著重探討了LSM緩沖層與抗疲勞性能的關系。主要工作如下:
　　 1、隨著溫度的升高，剩余極化強度、飽和極化強度以及矯頑場強在低電場區(qū)域逐漸增大，而在高電場區(qū)呈現下降趨勢，這可以用極化反轉和反向反轉的競爭機制來解釋。通過計算不同溫度和電場下電滯回線包圍面積發(fā)現，電滯回線面積的對數和測試電場的對數之間的關系可以分成三個階段，分別對應著空間電荷極化、疇的極化反轉成核以及疇的進一步長大過程，反向反轉特性的溫度依賴性關系

3、可以用阿倫尼烏斯定律進行描述。并且，擬合結果表明疇反轉的激活能隨著測試電場強度的增大衰減到0.042eV，這源于電場的增大提供了增強的驅動力，使得疇成核和反轉更容易進行。
　　 2、分別對疲勞前后晶界部分和近電極區(qū)域的電導率進行擬合發(fā)現，經3×106疲勞循環(huán)次數之后，晶界區(qū)域的直流電導率下降了89.6％，而近電極區(qū)域的直流電導率下降了93.3％，表明鐵電陶瓷的疲勞主要發(fā)生在近電極區(qū)域，由此獲得了可以通過改善電極界面特性來提高材料

4、的抗疲勞性能的重要結果。
　　 3、在中低頻率范圍內，加入LSM緩沖層的PZT基陶瓷材料的介電常數和介電損耗的頻率依賴性明顯減弱，當樣品經1.4×107次循環(huán)之后，Ag‖PZT‖Ag的剩余極化強度損失了85％，而Ag‖LSM/PZT/LSM‖Ag只損失了55％，表明材料的漏電流密度降低，極化強度增加，這是由于LSM緩沖層可以補償堆積在近電極界面區(qū)域的電荷，意味著LSM緩沖層的加入可使材料具有更好的抗疲勞性能;采用疲勞模型對疲勞后