PZT-5铁电陶瓷恒载荷压痕裂纹在空气和水中的扩展过程

用Vickers硬度计作为加载装置,研究了极化锆钛酸铅(PZT-5)铁电陶瓷压痕裂纹恒载荷下在室温空气和水中的扩展规律.结果表明,恒载荷下,压痕裂纹在空气和水中不断扩展, 120 h后趋于稳定,从而就可获得裂纹扩展速率和裂纹止裂的门槛应力强度因子KISCC,它们均显示各向异性.研究表明,裂纹扩展速率和KISCC的各向异性与铁电陶瓷断裂韧性的各向异性有关,即裂纹扩展速率随KIC的增加而降低,而KISCC随KIC的增加而升高.平行极化方向裂纹的断裂韧性比垂直极化方向高,即KCICdn/dt;与在空气中相比,在水中应力腐蚀更敏感,即裂纹扩展速率更高、门槛值更低.     

电场、残余应力和介质对PZT-5H铁电陶瓷压痕裂纹扩展的耦合作用

通过在硅油中加恒电场实验,研究了PZT-5H铁电陶瓷Vickers压痕裂纹的扩展行为,探讨了电场、残余应力以及介质间的耦合作用.结果表明,残余应力不足以使压痕裂纹在硅油中发生滞后扩展,只有外加恒电场E>0.2 kV/cm,电场、残余应力和介质的耦合才能使压痕裂纹在经过一个孕育期tp后发生滞后扩展.由于有效应力强度因子随裂纹扩展而下降,故压痕裂纹扩展10-30 μm后就将止裂.压痕裂纹在硅油中滞后扩展的门槛电场强度EDp=0.2 kV/cm.如外加电场大于临界电场Ep=5.25 kV/cm,电场和残余应力的耦合可使压痕裂纹瞬时扩展;保持恒电场,裂纹能继续扩展,然后止裂.如外加电场大于12.6 kV/cm,不需要残余应力协助,电致裂纹也能在光滑试样上形核、长大、连接,导致试样断裂.试样发生电致滞后断裂的门槛电场EDF=12.6 kV/cm,发生瞬时断裂的临界电场EF=19.1 kV/cm.     

恒电场下BaTiO3陶瓷压痕裂纹的滞后扩展

在硅油中加恒电场,研究了BaTiO3铁电陶瓷上维氏压痕裂纹的瞬时扩展和滞后扩展的规律.结果表明,当电场E≥2 kV/mm时,压痕裂纹能发生瞬时扩展,瞬时扩展量随外电场升高而升高.当E≤1.5 kV/mm后,裂纹不能瞬时扩展,但在恒电场下保持一定时间后,就开始滞后扩展,大约60 h后将止裂.电场愈小,发生滞后扩展的孕育期ti愈长;当E≤0.8 kV/mm后,压痕裂纹不发生滞后扩展.随电场升高,裂纹扩展量及平均扩展速率均升高.     

PZT铁电陶瓷的氢致半导体化

研究了锆钛酸铅铁电陶瓷（PZT-5H）的氢致半导体化现象.结果表明,随试样中氢浓度的升高,漏电电流和载流子浓度升高,电阻率下降,颜色由黄变黑.即氢能使PZT-5H铁电陶瓷从绝缘体变成n型半导体.高于Curie点充氢时,能抑制PZT-5H从立方的顺电相向四方的铁电相的转变,室温下铁电性消失.但室温电解充氢并不抑制相变.高温除氢后试样的性能及颜色均恢复.     

硬质合金维氏压痕裂纹与断裂韧性

该文研究了WC－Co和WC－Ni／Co硬质合金Vickers金刚石庄头在抛光的表面上产生的对角裂纹与断裂韧性的关系。合金中粘结金属含量为8到8．5m％，WC平均晶粒尺寸为2．4到3．0μm．合金表面采用常规金相制样方法并随后作短时退火处理。得到的结果是，测量断裂韧性的必须条件是裂纹要比压痕对角线长得多才行，只有较细晶粒的合金适合于本条件。     

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.     

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。     

单晶硅压痕裂纹的氢致滞后扩展

利用压痕裂纹恒载荷试样，研究了单晶硅在空气中应力腐蚀以及动态充氢时氢致滞后开裂的可能性；利用卸载的压痕裂纹试样研究了残余应力引起氢致滞后开裂的可能性．结果表明，单晶硅压痕裂纹恒载荷试样当KI=KIC时在空气中并不发生应力腐蚀．在H2SO4溶液中动态充氢，则能发生氢致滞后开裂，止裂时归一化门槛应力强度因子为KIH／KIC≈0.9、卸载压痕裂纹的残余应力在充氢过程中也能引起氢致滞后开裂，归一化门槛应力强度因子为KIH／KIC≈0．9．     

圆柱平压头压电陶瓷压痕过程中接触应力和电场的奇异性

采用有限元方法,针对横观各向同性压电材料进行轴对称纳米压痕的机电耦合响应数值仿真。结果表明：当压入过程中不施加预设电压,压痕载荷与压痕位移之间呈线性关系;导电压头上电势与压痕位移也呈现相似关系,压头边缘附近的接触应力和电场存在奇异性,且二者均随压头下固体厚度呈指数变化。通过对不同压痕深度和材料厚度下,从压头内部到接触边缘向应力、法向电势和切向电势分布情况的拟合公式得到了不同压电材料厚度下电场和应力场的奇异常数,并对其变化规律进行了分析。     

Propagating of Unloaded Indentation Crack in PZT—5H Ferroelectric Ceramics Under Single or Combined Mechanical and Electric Loadings

研究了不同极化状态下PZT-5H铁电陶瓷压痕裂纹在应力和电场单独作用以及耦合作用下的扩展行为结果表明, 压痕裂纹残余应力引起的应力场强度因子近似等于断裂韧性.对沿长度方向极化的试样,正、负电场均能引起压痕裂纹的扩展,但正电场的作用更大.电场和应力的耦合作用表现为对应力的线性叠加.电场引起的内应力σin=(?)YE/[1.16(1-v2)Ec],式中(?)=(2.75=5.71)×10-4,与PZT的极化状态有关.     

原位XRD法研究电疲劳过程中铁电陶瓷PLZT的畴变

利用SEM观察了未疲劳和疲劳铁电陶瓷极化试样的断口形貌.利用原位XRD观测了电疲劳过程中极化试样表面铁电电畴的变化,并记录了相应的剩余极化强度.实验结果表明:疲劳试样的主要断裂模式为沿晶断裂;随疲劳次数的增加,每次疲劳后试样表面I(002)减小,I(200)增加;每次疲劳后在外加电场作用下试样表面I(002)增加幅度和I(200)减小幅度随疲劳次数的增加而减少.这些现象说明:可翻转电畴的减少是剩余极化强度降低的主要原因;非协调高畴变应变形成大量沿晶微裂纹并导致疲劳试样主要断裂模式为沿晶断裂;沿晶微裂纹的形成和伸长主要发生在电疲劳的初期.     

电场处理对GH3044合金腐蚀行为的影响

将电场处理技术应用于镍基变形高温合金GH3044,研究了电场对合金组织及腐蚀行为的影响。结果表明,电场处理后合金耐晶间腐蚀能力得到提高,随电场处理时间的延长腐蚀速率减小。在800℃、 6.4 kV/cm条件下,电场处理10 h后合金腐蚀速率为2.06 mm/a,与未经电场处理状态相比,降低幅度达37.33%。电场处理过程中合金晶内大量退火孪晶的产生,使原始大角度晶界与退火孪晶相交处原子重新排列,随电场处理时间的延长,大量的原始大角度晶界被取代,呈连续分布的合金元素贫化网络被隔断,导致腐蚀沟前进受到阻碍,从而改善合金晶界的腐蚀行为,提高合金耐晶间腐蚀能力。同时,电场处理促进合金中原子扩散,使普通大角度晶界两侧Cr、Mo等合金元素的贫化趋势降低,也是合金耐腐蚀性能得以改善的重要原因。     

外电场对诱发化学镀镍过程的影响

采用计算机采样等实验手段，研究了外电场在诱发非催化活性金属铜表面产生化学镀镍过程中的作用。研究结果表明，当铜基体电位等于或低于临界诱发电位时才有可能引发化学镀自催化沉积。试样的表面状况、溶液条件和通电电流密度都对临界诱发时间有影响。铜基体达到临界诱发电位－０．５２０Ｖ（ｖｓＳＣＥ）和临界诱发时间是引发化学镀镍成功的必要和充分条件。计算表明，新生的镍原子如果以单原子层覆盖铜表面，其覆盖率大约为１２％就足以诱发化学镀镍自催化过程     

EFFECT OF ELECTRIC FIELD ON THE AUSTENIZATION OF A LOW CARBON STEEL

With an electric field during austenitizing, the martensite transformation of the low carbon steel was promoted, and more martensite were obtained. The electric field promotes the homogeneity of carbon, and reduces the free energy of austenite. The critical neuclus r^* and the critical driving force G^* responsible for the nucleation of proeutectoid ferrite were increased. As a result of which the diffusion controlled proeuctoid ferrite transformation was retarded and the hardenability was improved.     

电场退火对IF深冲钢板塑性应变比(r值)的影响

通过拉伸实验研究了电场退火（850℃,25min）对IF深冲钢板塑性应变比（r值）的影响．结果表明,电场退火提高了IF深冲钢板的平均塑性应变比（r^-值）．这主要是由于电场退火显著增强了有利于IF深冲钢板塑性应变比的再结晶γ纤维织构{111}（uvw）的强度,同时减弱了不利于IF深冲钢板塑性应变比的再结晶α纤维织构{hkl}（110）的强度所致．