多孔未极化Pb(Zr0.95Ti0.05)O3铁电陶瓷单轴压缩力学响应与相变

通过添加造孔剂的方法制备了四种不同孔隙率未极化PZT95/5铁电陶瓷. 采用非接触式的数字散斑相关性分析(digital image correltation, DIC)全场应变光学测量技术, 对多孔未极化PZT95/5 铁电陶瓷开展了单轴压缩实验研究, 讨论了孔隙率对未极化PZT95/5铁电陶瓷的力学响应与畴变、相变行为的影响. 多孔未极化PZT95/5铁电陶瓷的单轴压缩应力-应变关系呈现出类似于泡沫或蜂窝材料的三阶段变形特征, 其变形机理主要归因于畴变和相变的共同作用, 与微孔洞塌缩过程无关. 多孔未极化PZT95/5铁电陶瓷的弹性模量、压缩强度都随着孔隙率的增加而明显降低, 而孔隙率对断裂应变的影响较小. 预制的微孔洞没有改善未极化PZT95/5铁电陶瓷材料的韧性, 这是因为单轴压缩下未极化PZT95/5铁电陶瓷的断裂机理是轴向劈裂破坏, 微孔洞对劈裂裂纹传播没有起到阻碍和分叉作用. 准静态单轴压缩下多孔未极化PZT95/5铁电陶瓷畴变和相变开始的临界应力都随着孔隙率的增大而呈线性衰减, 但相变开始的临界体积应变却不依赖孔隙率.     

冲击波垂向加载下PZT 95/5铁电陶瓷的去极化和放电过程分析

电极化后的PZT 95/5铁电陶瓷能够在冲击波作用下快速去极化并释放束缚电荷,形成高功率的瞬态输出电能。对于垂直于极化方向的冲击波加载情况,通过将去极化过程中的铁电陶瓷等效为电流源、电容和电导的并联电路,综合考虑冲击波压力对波速和去极化相变过程的影响,以及冲击波前、后铁电陶瓷的介电常数和电导率变化,建立了描述冲击波垂向加载下PZT 95/5铁电陶瓷去极化和放电过程的模型,解析获得了铁电陶瓷的放电电流表述。在此模型基础上,开展了短路和电阻负载条件下PZT 95/5铁电陶瓷在冲击放电过程中的输出电流特征分析,并与相关实验结果进行了对比。结果表明:模型能较好地模拟实验观测的铁电陶瓷PZT 95/5的冲击放电过程,以及冲击波压力、负载电阻等对冲击放电输出电流的影响规律。     

冲击波作用下Pb(Zr_(0.95)Ti_(0.05))O_3铁电陶瓷去极化后电阻率动态特性

在冲击波压力作用下,极化Pb(Zr_(0.95)Ti_(0.05))O_3(PZT95/5)铁电陶瓷会发生铁电-反铁电相变失去极化,由于冲击波压力高、作用时间短,伴随材料去极化相变出现的瞬态电导特性难以准确测试.本文建立了新的实验方法,采用脉冲电容器作为冲击波加载铁电陶瓷脉冲电源的输出负载,在冲击波压力约3.5 GPa的实验中直接测得铁电陶瓷的漏电流,计算得到PZT95/5铁电陶瓷去极化后的电阻率,变化范围为2.2×10~4—3.5×10~4?·cm;在实验数据的基础上,建立了动态电阻模型,对冲击波传播过程中PZT95/5铁电陶瓷去极化后的电阻率进行了分析,初步揭示了冲击波作用下PZT95/5铁电陶瓷去极化后电阻率的动态特性.     

强电场作用下反铁电锆钛酸铅的介电行为研究

采用电滞回线方法和偏置直流电场中叠加小交变电场方法研究了锆钛酸铅反铁电陶瓷材料在强电场作用下的介电行为.测量结果显示，锆钛酸铅反铁电材料的介电常数随外加电场强度呈非线性变化，在反铁电 铁电转变的电场区间形成介电峰.表征极化强度随电场强度变化率的微分介电常数εd峰值出现在反铁电 铁电转换电场强度处，最高达到41000.随着偏置电场增加反铁电向铁电体转变过程中，小信号介电常数εc减小；在电场降低铁电回复成反铁电过程中，小信号介电常数εc增大，小信号介电常数εc峰先于微分介电常数εd峰出现.根据电场作用下反铁电 关键词： 锆钛酸铅反铁电陶瓷 介电行为 强电场条件     

斜入射冲击波加载下PZT95/5铁电陶瓷的放电特性研究

 研究了冲击波倾斜入射PZT95/5铁电陶瓷时的放电特性。结果表明，在小负载条件下，随着入射倾斜角的增加，PZT95/5铁电陶瓷放电电流波形前沿变缓，脉宽时间增加，波形从单脉冲方波演变成梯形波，甚至锐变成三角波。     

孔隙率及晶粒尺寸对多孔PZT陶瓷介电和压电性能的影响及机理研究

采用添加造孔剂的方法制备多孔锆钛酸铅(PZT)陶瓷，并研究了孔隙率和晶粒尺寸对多孔PZT陶瓷介电和压电性能的影响及机理.研究表明：孔隙率的增加降低了多孔PZT陶瓷的介电常数，提高了静水压优值，并证明在一定条件下孔隙率与介电常数关系可由Okazaki经验公式及Banno模型预测；晶粒尺寸增加，多孔PZT陶瓷的介电常数、压电系数和优值增加，并可用Okazaki空间电荷理论解释晶粒尺寸对试样介电和压电性能的影响.对于添加重量百分数为10%造孔剂的多孔PZT陶瓷，当烧结温度为1300℃时，孔隙率为34%，d关键词： 多孔PZT陶瓷 静水压优值 压电性能 介电性能     

静电场中多孔PZT95/5铁电陶瓷的通道电-机械击穿模型及分析

作为爆电电源的多孔PZT95/5铁电陶瓷具有极为重要的工程应用背景,但它在强电场作用下易发生电击穿失效,从而影响其放电效率,甚至造成电源失效。基于多孔PZT95/5铁电陶瓷材料在外电场作用下内部形成导电通道以致电失效的机制,通过通道内部局部放电及通道电-机械击穿机理,建立了导电通道诱导的多孔铁电陶瓷的电击穿模型并进行了相关的理论分析。基于本模型,给出了不同孔隙率下铁电陶瓷的电击穿临界电场强度,预测结果与实验测试结果吻合良好,且材料孔隙率越大,内部电击穿通道的特征尺寸越大,导致铁电陶瓷材料的电击穿临界场强显著降低。     

Nd0.67Sr0.33MnOy(Y＜3.0)中的自旋相关电致电阻效应

用固相反应法制备系列Nd0.67Sr0.33MnOy(y=3.00-2.80)多晶样品.样品输运性质表现出自旋相关电致电阻特征.对氧含量等于化学计量样品,在测量温度范围内电阻不随负载电流变化,I-V曲线符合线性欧姆定律.对氧含量低于化学计量样品,当高于某一特征温度时,电阻变化符合线性欧姆定律;但低于这一特征温度时,电阻大小与负载电流有关,I-V曲线偏离线性规律;在绝缘体-导体相转变点附近,样品电阻随负载电流增大而迅速减小,表现出巨大电致电阻效应.对于y=2.85样品,当电流从1μA增加到30μA时,电致电阻接近80%.这种自旋相关的电致电阻行为与氧含量和界面有很大关系.     

高温无铅BaTiO_3-(Bi_(1/2)Na_(1/2))TiO_3正温度系数电阻陶瓷阻抗和介电谱分析

采用固相反应法制备了Y2O3施主掺杂的92 mol%BaTiO3-8 mol%(Bi1/2Na1/2)TiO3(BBNT8)高温无铅正温度系数电阻(positive temperature coe?cient resistivity,PTCR)陶瓷.利用透射电镜观察材料的显微结构,发现陶瓷的显微结构主要包括晶粒和晶界两部分,观察不到明显的壳层结构.进一步利用交流阻抗谱研究了陶瓷的宏观电学性能,发现陶瓷的总电阻是晶粒和晶界两部分的贡献,而晶粒电阻很小,在居里温度以上变化不大,材料的PTCR效应主要是晶界部分的贡献.当温度高于居里温度时,随着温度的升高,晶界介电常数逐渐减小,导致势垒增加,晶界电阻增大,从而产生正温度系数效应.最后,通过测试材料的介电频谱特性,研究计算了陶瓷的室温电阻率.     

极化状态与方向对单轴压缩下Pb(Zr_(0.95)Ti_(0.05))O_3铁电陶瓷畴变与相变行为的影响

利用数字图像相关性分析方法发展了全场应变光学测量技术,并原位实时测量了准静态单轴压缩下铁电PZT95/5陶瓷试件的轴向应变和横向应变.基于轴向应变、横向应变随着轴向应力的变化关系,讨论了极化状态和极化方向对PZT95/5铁电陶瓷的畴变与相变行为的影响.实验结果显示:单轴压缩下,未极化和Z轴极化PZT95/5铁电陶瓷都会发生畴变,而Y轴极化PZT95/5铁电陶瓷则不发生畴变;畴变促使Z轴极化PZT95/5铁电陶瓷的轴向应变和横向应变同时快速地增长,而对未极化PZT95/5铁电陶瓷的应变增长的影响非常微弱,这种差异性归因于电畴极轴不同的取向分布特征;通过应变分解分析,验证了畴变与相变过程是解耦的,并界定了畴变应变和相变应变的影响范围;与Z轴极化PZT95/5铁电陶瓷相比,未极化PZT95/5铁电陶瓷的相变开始临界应力和相变结束应力减小,而Y轴极化PZT95/5铁电陶瓷则明显增大,由此推论畴变对相变有一定促进作用.基于放电特性的实测结果,还讨论了极化方向对极化PZT95/5铁电陶瓷去极化机理的影响.实验结果显示:Z轴极化PZT95/5铁电陶瓷去极化机理是畴变和相变的共同作用,其中畴变占主导地位,而Y轴极化PZT95/5铁电陶瓷的去极化机理仅是相变.     

Depoling of porous Pb0.99(Zr0.95Ti0.05)0.98Nb0.02O3 ferroelectric ceramics under shock wave load

Poled Pb_0.99(Zr_0.95Ti_0.05)_0.98Nb_0.02O₃ ferroelectric ceramics in different porosity depoled under shock wave load. Porosity and material dielectric characteristic effects on the depoling current evolution were discussed. The results showed that under open circuit condition, the dielectric constant of all samples exhibited obvious increase, but as the porosity increased, the dielectric constant decreased. As a result of lower dielectric constant of porous samples during depoling process, the charge-releasing rate is faster than that of dense sample.     

Mo掺杂SrBi4Ti4O15陶瓷的铁电介电性能

用传统的固相烧结工艺，制备了钼掺杂铁电陶瓷样品SrBi₄Ti₄O₁₅(SBTi)铁电陶瓷SrBi_4-2x/3Ti_4-xMo_xO₁₅(x=0.00，0.003，0.012，0.03，0.06，0.09).X射线衍射的结果表明，样品均为单一的层状钙钛矿结构相，Mo掺杂未改变SBTi的晶体结构.通过扫描电子显微镜观测发现，样品晶粒为片状，随掺杂量的增加，晶粒逐 关键词： 4Ti₄O₁₅')" href="#">SrBi₄Ti₄O₁₅ Mo掺杂 剩余极化 居里温度     

Phase transition and linear thermal expansion of (Pb1− x Ba x )ZrO3 ceramics

(Pb_{1? x} Ba _x )ZrO₃ ceramics for the composition range 0?≤?x?≤?0.30 were prepared by the mixed oxide solid state reaction method. Phase transition was studied by dielectric and dilatometric measurements. The ferroelectric to paraelectric phase transition temperature was progressively shifted to a lower temperature by replacing lead with barium. The x?=?0.20 sample showed the maximum dielectric constant of 16,300 at the transition temperature. For compositions 0?≤?x?≤?0.075, the antiferroelectric to ferroelectric phase transition exhibited a large linear thermal expansion. However, the antiferroelectric to ferroelectric phase transition did not exist for 0.10?≤?x?≤?0.30 samples. A phase diagram for PBZ ceramics prepared by the conventional mixed oxide method was also present.     

冲击波加载下PZT 95/5铁电陶瓷的电阻率研究

利用炸药爆炸产生的平面冲击波,研究了垂直模式冲击波加载下PbZr_0.95Ti_0.05O₃ (PZT 95/5)铁电陶瓷冲击波压缩区域的电阻率变化.在建立的模型中考虑了冲击波压缩区域的有限电阻率,计算结果表明：在压力约2.0GPa,负载短路的条件下,PZT 95/5铁电陶瓷冲击波压缩区域的电阻率从初始10⁷—10¹¹Ωcm迅速降到最小值约40Ωcm,然后基本保持在120—140Ωcm之间. 关键词： PZT 95/5铁电陶瓷 冲击波 电阻率     

Dy掺杂对Sr2Bi4Ti5O18铁电陶瓷性能的影响

用传统固相烧结法制备了Sr₂Bi_4-xDy_xTi₅ O₁₈(SBDT-x, x=0—0.20)陶瓷样品. x射线衍射分析表明, 微量的Dy掺杂没有影 响Sr₂Bi₄Ti₅O₁₈(SBTi) 原有的层状钙钛 矿结构. 通过研究样品的介电特性, 发现Dy掺杂减小了材料的损耗因子, 降低了样品铁电- 顺电相转变的居里温度. 铁电性能测量结果表明, 随Dy含量的增加, SBDT-x系列样品的剩余 极化先增大, 后减小. 当Dy掺杂量为0.01时, 剩余极化达到最大值, 约为20.1 μC·cm^-2. 掺杂引起剩余极化的变化, 与材料中缺陷浓度、内应力以及晶格畸变程度等因 素有关, 是多种作用机理相互竞争的结果. (Bi₂O₂)²⁺ 层通常被看作是绝缘层和空间电荷库, 对材料的铁电性能起关键作用. 掺杂离子进入(Bi2O₂)²⁺层会导致铁电性能变差. 关键词： 2Bi₄Ti₅O₁₈陶瓷')" href="#">Sr₂Bi₄Ti₅O₁₈陶瓷 Dy掺 杂 铁电性能 居里温度     

Structure, ferroelectric and dielectric properties of Bi2WO6 with different bismuth content

This paper reports that the Bi 2 WO 6 ferroelectric ceramics with excess Bi 2 O 3 of 0.0, 2.0, 3.5 and 5.0 wt.% of the stoichiometric composition are prepared by the conventional solid-state reaction method. Their microstructure, ferroelectric properties, the concentration and mobility of the defects have been analysed systematically. With increasing Bi content, the remnant polarization decreases, and the broken-down voltage increases. The optimum Bi excess, 3.5, lowers the oxygen vacancy concentration, while further Bi-addition brings about more defects. The activation energies fitted from cole-cole plots are 0.97 eV, 1.07 eV, 1.18 eV, and 1.33 eV, respectively. This suggests that the mobility of the defects is weakened by Bi-addition, which may be due to the increase of the ratio of the number of Bi 2 O 2 layers to that of the perovskite blocks.     

(1-x)(K0.5Na0.5)NbO3-xSrTiO3陶瓷的弛豫铁电性能

通过对（1-x）（K_0.5Na_0.5）NbO₃-xSrTiO₃（0≤x≤0.15）陶瓷的相组成、晶体结构和介电性能的研究发现,该陶瓷为单一的钙钛矿结构相.当x含量较小（x＜0.1）时为正交相结构,x≥0.1时转变为四方相结构.随着SrTiO₃掺杂量的增加,样品的致密度增加,样品由正常铁电相逐渐向弥散铁电相转变,且相 关键词： 弛豫铁电体 0.5Na_0.5）NbO₃铁电陶瓷')" href="#">（K_0.5Na_0.5）NbO₃铁电陶瓷 3掺杂')" href="#">SrTiO₃掺杂 相变温度     

巨介电常数氧化物CaCu3Ti4O12的介电和阻抗特性

采用固相烧结法合成了单相巨介电常数氧化物CaCu₃Ti₄O₁₂（CCTO）.用阻抗分析仪分析了10—420 K温度范围内的介电频谱和阻抗谱特性,并结合ZVIEW软件进行了模拟.结果表明：温度高于室温时,频谱出现两个明显的弛豫台阶,低频弛豫介电常数随温度升高而显著增大,表现出热离子极化特点;温度低于室温时,频谱表现出类德拜弛豫,且高、低平台介电常数值基本不随温度变化,表现出界面极化特点和较好的温度稳定性.频谱中依次出现的介电弛豫对应于阻抗谱中 关键词： 3Ti₄O₁₂')" href="#">CaCu₃Ti₄O₁₂ 介电频谱 阻抗谱 Cole-Cole半圆弧     

Dielectric and impedance measurements on (1−x)Ba(Fe1/2Ta1/2)O3-xBa(Zn1/3Ta2/3)O3 ceramics

In this work, ((1−x)Ba(Fe_1/2Ta_1/2)O₃-xBa(Zn_1/3Ta_2/3)O₃), ((1−x)BFT-xBZT) ceramics with x = 0.00–0.12 were synthesized by the solid–state reaction method. X-ray diffraction data revealed that both the powders and ceramics were of a pure-phase cubic perovskite structure. All ceramics showed large dielectric constants. For the x = 0.12 sample, a very high dielectric constant (>20,600) was observed. A lowering in the dielectric loss compared to pure BFT ceramics was observed with the BZT addition. The impedance measurements indicated that BZT has a strong effect on the bulk grain and grain boundary resistance of BFT ceramics. These results are in agreement with the measured dielectric properties. Based on dielectric and impedance results, (1−x)BFT-xBZT ceramics could be of great interest for high performance dielectric materials applications due their giant dielectric constant behavior.