高应变率下多孔未极化PZT95/5铁电陶瓷的非线性力学行为

采用添加造孔剂的方法制备了4种不同孔隙率的未极化PZT95/5铁电陶瓷。采用基于超高速相机与数字图像相关性方法的试样全场应变测量技术以及分离式霍普金森压杆（SHPB）技术,对多孔未极化PZT95/5铁电陶瓷进行高应变率单轴压缩实验研究。全场应变测量结果显示:轴向应变仅在试样中部分布较均匀,将该区域的平均应变作为应力-应变关系中的试样应变测量值较为合理,而由SHPB原理计算的试样应变值明显偏大,需要摒弃或修正传统的SHPB数据处理方法。通过波形整形技术实现了恒应变率加载,弱化了径向惯性效应的影响,揭示出多孔未极化PZT95/5铁电陶瓷的压缩强度具有显著的应变率效应。通过分析试样轴向应变和径向应变随着加载应力的变化,阐明多孔未极化PZT95/5铁电陶瓷的非线性变形行为的物理机制是畴变和相变共同作用,并发现畴变临界应力和相变临界应力都随着应变率升高而增大。保持加载应变率不变,讨论了孔隙率对多孔未极化PZT95/5铁电陶瓷动态力学行为的影响,发现随着孔隙率的升高,动态压缩强度呈非线性衰减,而畴变临界应力和相变临界应力则基本呈线性衰减。     

PZT—95／5陶瓷微粉的一种简单制备方法

用常规的陶瓷生产工艺合成陶瓷微偻缺点是粒径仿大，分布不均匀，而且难以避免杂质的混入，对烧结制品的稳定性易产生不良影响，用一种简单的溶胶-凝胶（Sol-Gel)工艺制作出的PZT-95/5陶瓷微粉通过扫描电镜分析，粒径小于200mm且分布均匀，通过对溶胶-凝胶过程的分析，认为只要在原材料中有一种金属醇盐，就可以形成多组分共存的溶胶-凝胶。     

冲击合成PZT95/5的X 射线电子能谱

以Pb3O4、ZrO2 和TiO2 粉体为原料,利用柱面冲击波合成了单一的钙钛矿相Pb(Zr0.95Ti0.05)O3 (即PZT95/5)粉体,用X射线衍射(XRD)和X射线电子能谱(XPS)对PZT的物相、元素化学态、分子结构和 成分含量进行了表征。冲击合成粉体和制备陶瓷的XPS结果表明,除表面存在少量的吸附氧外,样品中存在 PZT结构中的Pb、Zr 和O,陶瓷的元素定量计算接近样品的配比。且冲击压缩造成PZT 中 Zr O 、Pb O 键的键长降低,引起冲击合成粉体的Pb4f、Zr3d结合能增大。利用固相合成粉体制备陶瓷 的Zr3dXPS比冲击合成粉体制备陶瓷的Zr3dXPS多2个峰,对应于少量游离ZrO2 被还原的低价锆离子。     

PZT—95／5陶瓷流体静压相变实验研究

采用常规的氧化物陶瓷生产工艺与多孔技术相结合的方法，制作出不同宏观密度的PZT－95／5陶瓷样品，进行流体静压相变实验。研究表明，陶瓷材料的铁电－反铁电相变与陶瓷中气孔的存在有密切的关系，运用气孔塌陷假设可以对此现象进行定性解释，研究结果和Sandia实验室给出的结果相符合。     

侧向稀疏对PZT—95／5陶瓷冲击去极化影响的研究

采用平面冲击波加载，对样品在不同封装介绍（不同侧向稀疏程度的情况下）和几何尺寸条件下进行冲击去极化实验，结果表明侧向稀疏导致电荷释放以近乎线性关系减小；根据实验条件拟合出物理计算模型，利用流体弹塑性模型，采用有限元计算方法对样品中的冲击压力进行三维计算，计算结果能很好地解释实验现象。     

多孔铁电陶瓷冲击压缩响应与损伤演化的离散元数值模拟

采用flat-joint粘结模型,建立多孔铁电陶瓷在一维应变冲击压缩下的PFC (particle flow code)颗粒流离散元模型,通过数值模拟再现了平板撞击实验中实测的自由面速度剖面历史,并揭示了多孔铁电陶瓷在冲击压缩下的响应过程与损伤演化机制。多孔铁电陶瓷在冲击压缩下的响应过程可分4个阶段:弹性变形、失效蔓延、冲击压溃变形、冲击Hugoniot平衡状态;其中,失效蔓延的内在机制是由剪切裂纹的成核与增长,而冲击压溃变形的主要机制是孔洞的塌缩以及层状剪切裂纹的形成与扩展;冲击速度与孔隙率对铁电陶瓷的响应有显著的影响,Hugoniot弹性极限强烈依赖于孔隙率,但与冲击速度的大小无关,宏观损伤累积随着冲击速度和孔隙率的增加而增加。     

应用云纹干涉法测量力电耦合作用下铁电陶瓷的破坏行为

本文采用云纹干涉系统对的电陶瓷在力电耦合载荷作用下裂纹尖端的力学行为进行全场实时非接触动态细观测量,采用三点弯实验获取裂纹尖端区域在力电耦合作用下与电场集中有关的电致伸缩位移场,应变场,通过分析实验取得的云纹图得到了裂尖区域的位移场,应变场,发现裂尖区域就变随着与裂尖距离的增加衰减的速率比没有电场作用下的理论计算结果要快。     

2种Y—TZP／A12O3陶瓷材料的结构和磨料磨损性能比较研究

基于化学共沉淀法和机械混合法2种引入Y2O3的不同方式，通过等静压成型和常压高温烧结制备了2种．Al2O3增强Y—TZP陶瓷材料(Y-TZP／Al2O3)；用X射衍射仪分析了2种材料的物相组成；对比考察了2种陶瓷材料试样的磨料磨损性能，并用扫描电子显微镜观察分析了2种材料试样的磨损表面形貌．结果表明：基于化学共沉淀法引入Y2O3制备的陶瓷材料的结构均匀、晶粒细小，且耐磨性较好；当2种Y—TZP／A12O3陶瓷材料的HV和KIC相近时，其磨料磨损性能明显同其晶粒尺寸和微结构相关；2种材料的磨料磨损机理亦存在明显差异，基于化学共沉淀法引入Y2O3而制备的Y-TZP／Al2O3陶瓷材料主要呈现微裂纹和微犁削特征，基于机械混合法引入Y2O3而制备的Y-TZP／Al2O3陶瓷材料主要呈脆性断裂特征．