湿度对PZT铁电陶瓷压痕裂纹滞后扩展的影响

1、装备环境工程EQUIPMENT ENVIRONMENTAL ENGINEERING 49 第4卷第3期2007年06月装备环境工程EQUIPMENT ENVIRONMENTAL ENGINEERING 49 装备环境工程EQUIPMENT ENVIRONMENTAL ENGINEERING 49 湿度对PZT铁电陶瓷压痕裂纹滞后扩展的影响李利巍,李金许,褚武扬,乔利杰（北京科技大学材料物理与化学系，北京100083）摘要：在不同湿度（2%、30%、98%）的空气中，研究了极化的错钛酸铅（PZT-5）铁电陶瓷压痕裂纹在残 余应力、电场作用下的滞后扩展。结果表明，当RHW30%时残余应力不能引起P

2、ZT铁电陶瓷卸载压痕裂纹的滞后扩展，当RH二98%时，残余应力和介质的耦合作用能使压痕裂纹在经过1个孕育期后发生滞后扩 展。在不同湿度（2%、30%、98%）的空气中沿试样极化方向加相同的外电场（E = 1.5 kV/cm），压痕裂纹均发生滞后扩展，并且裂纹扩展量随空气湿度的增加而增大。关键词：PZT-5铁电陶瓷；压痕裂纹；空气湿度；滞后扩展图分类号:TG162.83文献标识码：A装备环境工程EQUIPMENT ENVIRONMENTAL ENGINEERING 49 文章编号：1672 -9242 (2007) 03 - 0049 -04Effect of Relative Humidity

3、 on Indentation Crack for PZT Ferroelectric CeramicsLI Li-wei, LI Jin-xu, LI Jin-xu, CHU Wu-yang, QIAO Li-jie (University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China)Abstract: The propagation process of indentation crack in air of different relative humidity (2% , 30% , 98% ) for a pole

4、d PZT-5 ferroelectric ceramic was investigated Results showed that the residual stress itself was not enough to induce delayed propagation of the crack when the relative humidity was small ( RH W30% ) However, it could cause delayed propagation of the crack when the relative humidity was higher such

5、 as 98% When an applied electric field that parallel to the direction of polarization was 1.5 kV/cm, the indentation crack in air of different relative humidity propagated. The propagation length of cracks increased with increasing relative humidity >Key words: PZT-5 ferroelectric ceramics ； inde

6、ntation crack ； relative humidity ； delayed propagation随着微电子和微机电系统（MEMS）的快速发展,滞后断裂2力，即发生应力腐蚀。另一方面,PZT陶瓷铁电陶瓷及其器件得到广泛的应用，其服役安全和可在湿空气中加恒电场也能发生滞后断裂，其本质也是靠性也倍受关注口切。铁电陶瓷或器件在服役过程种应力腐蚀。因为在恒电场下畴变引起的不协中，电场、应力（包括残余应力、由电场引起的内应力） 和环境（包括空气，油,有机溶液等）有可能同时存在, 它们可以单独、也可以同时对铁电陶瓷发生作 用UP。铁电陶瓷 PbZri_xTixO3（PZT）和 BaTiO3 在 湿空气、水、硅油和甲醇等介质中能发生低应力下的调应变能产生大的应力集中,在环境作用下该内应力也会导致应力腐蚀发生。在电场或应力作用下湿 空气导致的滞后断裂都是由于水分子的吸附降低了 作为裂纹扩展阻力的表面能，进而引起裂纹的扩 展5,7期。文中主要研究了空气湿度对极化的PZT铁装备环境工程EQUIPMENT ENVIRONMENTAL ENGINEERING 49 装备环