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.     

PZT铁电陶瓷力电耦合的三维相场模拟

利用三维相场理论模拟了铁电材料的自发极化、电滞回线以及力电耦合对畴变的影响.结果表明,外场下的畴变是通过新畴形核及畴壁移动所引起的长大实现的.逐渐改变外场时,在矫顽场附近各类电畴均发生90°畴变,从而导致极化强度突变.沿垂直电场方向加拉,压应变能阻止或促进沿电场方向的畴变.     

BaTiO3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.     

Ba0.5Sr0.5TiO3铁电薄膜的微弧氧化成膜研究

以0.2 mol/L Ba(OH)2+0.2 mol/L Sr(OH)2溶液为电解液,采用微弧氧化法,在Ti板表面原位生长铁电薄膜,并对薄膜的物相构成、元素分布情况、截面结构及介电性能进行表征。结果表明:该工艺下制备的薄膜主要由四方相Ba0.5Sr0.5TiO3构成,薄膜致密层内,Ba,Sr,Ti和O元素分布都较均匀,但在微弧氧化孔洞附近存在含量波动;该薄膜在1 kHz下的介电常数较优,为411.3。最后对微弧氧化沉积铁电薄膜的成膜过程进行了分析,提出了微弧氧化过程中可能存在的化学反应。     

Ba0.5Sr0.5TiO3铁电薄膜的微弧氧化制备工艺

用分析纯Ba(OH)2·8H2O和Sr(OH)2·8H2O配制电解液(浓度各为0.2 mol/L),采用微弧氧化技术在工业纯钛板(99.5％)表面原位生成BaxSr(1-x)TiO3铁电薄膜.对不同电流密度、电流频率和反应时间条件下获得的薄膜进行表征,研究了各因素对薄膜物相构成、表面形貌和表面粗糙度的影响.结果表明:所得薄膜均主要由四方相Ba0.5Sr0.5TiO3构成;电流密度为20 A/dm2、电流频率为100 Hz、反应时间为10 min时,所得薄膜最平整、致密、表面粗糙度值最小,且微弧氧化孔洞分布最均匀,测得该薄膜在1 kHz条件下的介电常数为411.3.     

晶粒尺寸对Al_2O_3/LiTaO_3复合陶瓷中电畴结构的影响

用氮气保护热压烧结工艺制备了Al2O3/LiTaO3复合陶瓷,研究了第二相Al2O3和基体LiTaO3的晶粒尺寸对Al2O3/LiTaO3复合陶瓷中电畴结构的影响.结果表明,Al2O3和LiTaO3的晶粒尺寸变小后,Al2O3/LiTaO3复合陶瓷电畴数量和密度明显变少,而且畴区也较大,只有在晶粒变形较大的地方才会出现典型的非180°电畴结构,但复合陶瓷中电畴结构类型、形貌没有变化.     

THREE DIMENSIONS PHASE FIELD SIMULATION OF MECHATRONIC COUPLE FOR FERROELECTRIC MATERIALS

利用三维相场理论模拟了铁电材料的自发极化、电滞回线以及力电耦合对畴变的影响. 结果表明, 外场下的畴变是通过新畴形核及畴壁移动所引起的长大实现的. 逐渐改变外场时, 在矫顽场附近各类电畴均发生90°畴变, 从而导致极化强度突变. 沿垂直电场方向加 拉、压应变能阻止或促进沿电场方向的畴变.     

脉冲激光法外延生长新型锰氧化物YNi0.5Mn0.5O3薄膜

利用脉冲激光法在SrTiO3衬底上外延生长了新型锰氧化物Yni0.5Mn0.5O3薄膜.通过实验发现,在STO衬底上生长的薄膜均为高度一致的(00l)取向、外延生长的单相膜.薄膜的居里转变温度等值于相应块材的温度;薄膜和块材的磁特性明显不同,薄膜呈现一种典型的团簇玻璃特征.此外,探讨了这一薄膜的外延生长与其磁特性的关系.     

Na0.5K0.5NbO3无铅压电陶瓷放电等离子烧结的制备工艺

由于Na,K在高温下容易挥发,因而采用普通陶瓷烧结工艺难以得到致密的碱金属铌酸盐系陶瓷,只能通过热压烧结制备高密度的铌酸钾钠(NaNbO3-KNbO3)系无铅压电陶瓷.本研究采用放电等离子烧结(SparkPlasma Sintering,SPS)技术,通过配料、研磨混料、焙烧、SPS烧结、退火工艺后,制备出白色略带黄色的Na0.5K0.5NbO3压电陶瓷试样.在烧结过程中,没有观察到明显的碱挥发,试样密度随烧结温度的增加而增大,860℃以上温度烧结时,试样的密度达到4.22g/cm3(为理论密度的92%).采用分步极化方法对试样进行极化,即先在高温下用低电压极化,再在低温下用高电压极化,极化后样品的压电常数d33为37pC/N～49pC/N.     

铁电陶瓷材料在交变电场作用下的电疲劳研究

研究了PLZT铁电陶瓷的电疲劳特性。结果表明：在加上极化电场以后，相对于未疲劳试样，电疲劳试样中沿着电场方向翻转的电畴较少，沿偏离电场方向的电畴较多。SEM分析表明疲劳前样品的断裂模式主要为穿晶断裂，而疲劳后主要为沿晶断裂。利用原位XRD分析得出样品在交流电场下由90。畴变导致的畴变应变高达0．1％，这种反复高畴变应变造成的沿晶微裂纹是造成疲劳试样电畴沿电场方向翻转减少的主要原因，并最终导致了铁电陶瓷的电疲劳。     

改进水热法制备Ba0．5Sr0．5TiO3薄膜及其表征

采用改进水热法(金属Ti片与等浓度的Ba2 ,Sr2 强碱性溶液于250℃水热反应5 h,然后经过600℃,0.5 h烧结处理)制备了单一立方相的Ba0.5Sr0.5TiO3薄膜.制备的Ba0.5Sr0.5TiO3薄膜通过XRD,SEM和XPS进行表征分析.结果表明:600℃下经过0.5 h烧结处理的Ba0.5Sr0.5TiO3薄膜结晶更完整;同时,制备的Ba0.5Sr0.5TiO3薄膜表面吸附有OH,经过10 min刻蚀处理后,吸附的OH能谱峰消失.     

PLZT铁电陶瓷维氏压痕裂纹尖端的原位Raman观测

通过对预先切向极化和纵向极化的PLZT铁电陶瓷试样表面引入维氏压痕,在压痕引入前后以及外加电场作用下原位记录维氏压痕裂纹尖端处的Raman光谱变化。结果表明：裂纹尖端的Raman光学模的强度与90°畴变、试样的预先极化方向以及裂纹尖端的空间分布位置密切相关。当试样的极化方向与外加电场方向垂直时,极化试样的维氏压痕裂纹尖端发生90°畴变,抑制裂纹的生长,此时观测到的Raman光谱强度变化最显著。当试样的极化方向与外加电场方向平行时,几乎不发生90°畴变,将导致裂纹尖端的裂纹生长。     

Ho对时效态Mg-5Y-3Sm-0.5Zr合金组织及力学性能的影响

采用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜、能谱仪、电子拉伸实验机等研究了时效态Mg-5Y-3Sm-xHo-0.5Zr(x = 0、2、4、6,mass％)合金的显微组织和力学性能.结果表明:时效态Mg-5Y-3Sm-0.5Zr合金的组织由α-Mg基体和第二相Mg24Y5、Mg41Sm5组成,添加稀土元素Ho后有新相Mg24Ho5生成;适量Ho的添加能够细化时效态Mg-5Y-3Sm-0.5Zr合金的晶粒,提高其室温及高温力学性能;在室温(20℃)～250℃温度范围内,合金的抗拉强度均随Ho含量的增加呈现先增大后减小的趋势,除200℃略有不同外,合金的抗拉强度均在Ho含量为4％时达到峰值.含4％Ho的合金在不超过150℃时,强度非常稳定,对温度变化不敏感;合金拉伸断裂方式主要表现为脆性断裂,当拉伸温度升高时,呈现向微孔聚集断裂转变的趋势.     

轧制温度和轧制道次对Mg-1RE-0.5Zn-0.5Zr合金组织和性能的影响

利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪、电子万能试验机和激光导热仪研究了轧制温度和轧制道次对Mg-1RE-0.5Zn-0.5Zr合金组织和性能的影响。结果表明:铸态Mg-1RE-0.5Zn-0.5Zr合金主要由镁基体(α-Mg)和沿晶界分布的LaMg_(12)、CeMg_(12)第二相组成。经过轧制变形后,合金的晶粒细化,力学性能得到改善。当轧制温度相同时,合金的抗拉强度随着轧制道次的增加而提高。当轧制道次相同时,轧制温度越高,合金的抗拉强度越高。在相同的轧制温度下,合金的断后伸长率随着轧制道次的增加先降低后升高。轧制退火态合金的抗拉强度低于轧制态合金,这是由于退火处理后晶粒长大,合金的抗拉强度略有降低。合金在410℃轧制不同道次时的热导率较高,3道次轧制的最高,达146.678 W/(m·K),比铸态合金提高了20.9%。410和450℃轧制退火态合金的热导率相比轧制态的变化不明显。     

电子陶瓷材料钛酸钡的制备与性能研究

采用固相反应法制备电子工业用BaZr_xTi_(1-x)O_3材料,研究不同烧结温度和时间的物相组成、显微组织形貌和介电性能。结果表明,随着烧结温度的升高,BaZr_xTi_(1-x)O_3中的物相组成没有明显变化,但结构由四方体变为立方体;当烧结温度从1 250℃升高至1 350℃时,材料的平均晶粒尺寸从29μm增加至39μm;当晶粒尺寸较小时,材料主要形成90°畴和180°畴,增加晶粒尺寸,材料主要形成180°畴。     

铸造Mg-6Zn-3Sn-0.5Mn镁合金组织和力学性能

通过OM、SEM、XRD和力学性能测试等手段研究了半连续铸造Mg-6Zn-3Sn-0.5Mn(ZTM630)镁合金铸锭的组织和力学性能。结果表明,铸态显微组织主要由α-Mg相、Mg_2Sn相、Mg_7Zn_3相组成;经过420℃×8 h固溶处理,Mg_7Zn_3相和绝大部分的Mg_2Sn相全部溶解到基体中,剩余少量Mg_2Sn相呈颗粒状分布在晶界或晶粒内部;固溶处理后实验合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率均有所提高。     

Ag+掺杂Na0.5K0.5NbO3无铅压电陶瓷的无压烧结及性能研究

铅基压电陶瓷在制备、使用及废弃处理过程中都会造成环境污染,随着环保意识的增强,无铅压电陶瓷必将逐步替代铅基压电陶瓷.Na0.5K0.5NbO3是一种很有潜力的无铅压电陶瓷,掺杂各种元素提升Na0.5K0.5NbO3陶瓷的压电性能成为当今研究热点之一.本研究以Ag2O、Na2CO3、K2CO3、Nb2O5为原料,经750 ℃焙烧分别合成了Na0.5K0.5NbO3和AgNbO3粉料,再经配料、混料与成型,在1060 ℃埋粉烧结,制备出Ag+掺杂的Na0.5K0.5NbO3无铅压电陶瓷(xAgNbO3-(1-x)Na0.5K0.5NbO3,ANKN),并在较宽成分范围内(Ag+含量,x=0～50 at%)系统研究了Ag+掺杂对ANKN陶瓷性能的影响.XRD结果表明,ANKN陶瓷的主相为钙钛矿型结构,当x＞16 at%,开始出现K5.75Nb10.85O30杂相,随着Ag掺杂量的增加,杂相的衍射峰增强.电学性能测试结果表明,当x＜20 at%,随Ag掺杂量的增加ANKN陶瓷的压电常数、介电常数等略有升高;当x＞20 at%,ANKN陶瓷的各项性能均开始降低;Ag掺加量为x=16 at%时ANKN陶瓷性能最佳,压电常数d33达到110 pC/N,平面机电耦合系数kp为30%,相对介电常数εr为358,居里温度Tc为300 ℃.     

掺镧锆钛酸铅陶瓷电致畴变过程中的相变

利用原位XRD技术研究未极化掺镧锆钛酸铅(PLZT)铁电陶瓷在不同直流电场加载过程中(002)和(200)衍射峰峰强与电场强度的关系,基于铁电畴取向分布的考虑,对(002)和(200)衍射峰峰强进行定量分析。通过对原位XRD谱进行四方相和单斜相的分峰拟合处理,初步探讨电场强度对铁电陶瓷电致畴变和电致相变的影响。结果表明:对于PLZT试样,在电场加载过程中除了发生电致90°畴变外,还可能发生从四方相到单斜相的电致相变。在不同电场强度作用下,电致畴变与电致相变是一个相互竞争的过程,电致畴变是主要的,而电致相变相对减少。     

Li3PO4对Li0.5La0.5TiO3/Li3PO4复合固体电解质的电性能影响

利用复阻抗谱分析技术考察了复合Li3PO4的Li0.5La0.5TiO3 (LLTO) 固体电解质的离子电导率,同时还利用X射线衍射图谱、扫描电镜观测和相对致密度测量等实验手段研究了LLTO电解质中第二相的分散情况。结果发现,加入Li3PO4第二相后,尽管复合固体电解质LLTO拥有比较高的致密度,但是Li3PO4会导致离子电导率的降低。通过分析LLTO的晶体结构,晶界的微观结构和锂含量,阐明了LLTO离子电导率恶化的原因,往LLTO基质中分散的Li3PO4导致的锂含量和微观结构的变化是引起锂离子传导行为改变的主要原因。     

热浸镀铝钢扩散层的AlFe3C0.5相

采用740℃热浸镀铝方法,在20碳钢表面制备热浸镀铝层。镀铝层经850℃扩散处理4 h后,采用SEM和XRD确定扩散层的相组成,采用TEM研究组成相的晶体学取向关系。分析AlFe3C0.5相的形成原因。结果表明：扩散层与基体之间存在Fe3Al、FeAl和点阵常数为0.377 nm的针叶状AlFe3C0.5相;针状AlFe3C0.5与Fe3Al相之间存在的晶体学取向关系是（220）Fe3Al//（1^-11）AlFe 3C0.5、[11^-0]Fe3Al//[1^-23^-]AlFe 3 C0.5。