金属学报  2011, Vol. 47 Issue (5): 605-610    DOI: 10.3724/SP.J.1037.2010.00665

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外场作用下BaTiO3单晶裂纹扩展和畴变

姜冰1), 郭志猛1), 邢献然2)

1)  北京科技大学冶金与生态工程学院, 北京 100083 2)  北京科技大学新材料技术研究院, 北京 100083

CRACK PROPAGATION AND DOMAIN SWITCHING IN BaTiO3 SINGLE CRYSTALS UNDER EXTERNAL FIELD

JIANG Bing1), XING Xianran1), GUO Zhimeng2)

1) School of Metallurgical and Ecological Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083 2) Advanced Material and Technology Institute, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083

姜冰 郭志猛 邢献然. 外场作用下BaTiO₃单晶裂纹扩展和畴变[J]. 金属学报, 2011, 47(5): 605-610.
, , . CRACK PROPAGATION AND DOMAIN SWITCHING IN BaTiO₃ SINGLE CRYSTALS UNDER EXTERNAL FIELD[J]. Acta Metall Sin, 2011, 47(5): 605-610.

摘要 参考文献 相关文章 Metrics 全文: PDF(767 KB)   摘要: 通过偏振光显微镜对连续应力和恒电场作用下的BaTiO3单晶中的裂纹扩展和畴变过程进行原位观察. 结果表明, 在连续应力的作用下, 裂尖处应力集中导致出现畴变带, 裂纹与畴变带垂直相交, 畴带和裂纹一起向前移动, 畴变在先, 裂纹扩展在后; 在恒电场作用下, 畴变引起的不协调应变导致电致裂纹扩展, 畴变始终发生在裂纹扩展之前, 裂纹向前扩展时不断的切过前方的畴带, 直到不再有畴变发生时裂纹停止扩展. 关键词 ： 铁电畴变,  裂纹扩展,  原位观察,  BaTiO3单晶     Abstract：Domain switching and crack propagation in BaTiO3 single crystal under external field were in-situ observed by polarized light microscopy (PLM). It was found that under mechanical field, domain-switching bands appear around the crack tip to relax stress and domain switching occurred before crack propagation. Under electric field, the internal stress induced by domain switching results in crack propagation. Key words： domain switching    crack propagation    in-situ observation    BaTiO3 single crystal 收稿日期: 2010-12-09      基金资助: 国家自然科学基金项目50571011和中国博士后科学基金项目2010048019资助 作者简介: 姜冰, 女, 1978年生, 博士 服务 把本文推荐给朋友 加入引用管理器 E-mail Alert RSS 作者相关文章 姜冰 郭志猛 邢献然 44.8K 链接本文: https://www.ams.org.cn/CN/10.3724/SP.J.1037.2010.00665      或      https://www.ams.org.cn/CN/Y2011/V47/I5/605 [1] Yang W. Mechatronic Reliability. Beijing: Tsinghua University Press, 2001: 1 (杨卫. 力电失效学. 北京: 清华大学出版社, 2001: 1) [2] Lynch C S. Acta Mater, 1996, 44: 4137 [3] Lu W, Fang D N, Hwang K C. Acta Mater, 1999; 47: 2913 [4] Li F X, Rajapakse R K N D. Acta Mater, 2007; 55: 6472 [5] Shaikh M G, Phanish S. Sivakumar S M. Comput Mater Sci, 2006; 37: 178 [6] Tang L P, Xie S H, Zheng X J, Zhou Y C, Li J Y. Mech Mater, 2008; 40: 362 [7] Tan X, Shang J K. J Appl Phys, 2004, 96: 2805 [8] Zhang Z K, Fang D N, Soh A K. Mech Mater, 2006; 38: 25 [9] Roelofs A, Bottger U, Waser R. Appl Phys Lett, 2000; 77: 3444 [10] Shin S, Baek J, Hong J W, Khim Z G. J Appl Phys, 2004; 96: 4372 [11] Jiang B, Bai Y, Chu W Y, Shi S Q, Qiao L J. Su Y J. Appl Phys Lett, 2008; 93: 152905 [12] Zhang Z H, Qi X Y, Duan X F. Appl Phys Lett, 2006; 89: 242905 [13] Park J H, Park J, Lee K B. Appl Phys Lett, 2007; 91: 012906 [14] Fang F, Yang W, Zhang F C, Luo H S. J Am Ceram Soc, 2005; 88: 2491 [15] Huang H Y, Chu W Y, Su Y J, Qiao L J, Gao K W. Mater Sci Eng, 2005; B122: 1 [16] Wang F, Su Y J, He J Y, Qiao L J, Chu W Y. Scr Mater, 2006; 54: 201 [17] Wang Y, Chu W Y, Gao K W, Su Y J, Qiao L J. Appl Phys Lett, 2003; 82: 1583 [18] Kounga Njiwa A B, Lupascu D C, Rodel J. Acta Mater, 2004; 52: 4919 [19] Hwang S C, Lynch C S, McMeeking R M. Acta Metall Mater, 1995; 43: 2073 [20] Meschke F, Kollek A, Schneider G A. J Eur Ceram Soc, 1997; 17: 1143 [21] Busche M J, Hsia K J. Scr Mater, 2001; 44: 207 [22] Beom H G, Kang K J. Acta Mech, 2006; 185: 201 [23] Jiang Y J, Fang D N, Li F X. Appl Phys Lett, 2007; 90: 222907 [24] Jiang B, Bai Y, Cao J L, Su Y J, Shi S Q, Chu W Y, Qiao L J. J Appl Phys, 2008; 103: 116102 [25] Jiang B, Bai Y, Chu W Y, Shi S Q, Qiao L J. Su Y J. Appl Surf Sci, 2008; 254: 5594 [26] Huang K Z, Wang Z Q. Macro–Micro–Mechanics and Strengthening and Toughening Design of Materials, Beijing: Tsinghua University Press, 2003: 182 (黄克智, 王自强. 材料的宏微观力学与强韧化设计. 北京: 清华大学出版社, 2003: 182) [27] Chu W Y, Qiao L J, Chen Q Z, Gao K W. Fracture and Environment Sensitive Fracture. Beijing: Science Press, 2000: 77 (褚武扬, 乔利杰, 陈奇志, 高克玮. 断裂与环境断裂. 北京: 科学出版社, 2000: 77) [1] 江河, 佴启亮, 徐超, 赵晓, 姚志浩, 董建新. 镍基高温合金疲劳裂纹急速扩展敏感温度及成因[J]. 金属学报, 2023, 59(9): 1190-1200. [2] 戚钊, 王斌, 张鹏, 刘睿, 张振军, 张哲峰. 应力比对含缺陷选区激光熔化TC4合金稳态疲劳裂纹扩展速率的影响[J]. 金属学报, 2023, 59(10): 1411-1418. [3] 李细锋, 李天乐, 安大勇, 吴会平, 陈劼实, 陈军. 钛合金及其扩散焊疲劳特性研究进展[J]. 金属学报, 2022, 58(4): 473-485. [4] 周红伟, 白凤梅, 杨磊, 陈艳, 方俊飞, 张立强, 衣海龙, 何宜柱. 1100 MPa级高强钢的低周疲劳行为[J]. 金属学报, 2020, 56(7): 937-948. [5] 张啸尘, 孟维迎, 邹德芳, 周鹏, 石怀涛. 预循环应力对高速列车关键结构用铝合金材料疲劳裂纹扩展行为的影响[J]. 金属学报, 2019, 55(10): 1243-1250. [6] 王瑾, 余黎明, 黄远, 李会军, 刘永长. 晶体取向和He浓度对bcc-Fe裂纹扩展行为的影响[J]. 金属学报, 2018, 54(1): 47-54. [7] 郭舒,韩恩厚,王海涛,张志明,王俭秋. 核电站316L不锈钢弯头应力腐蚀行为的寿命预测[J]. 金属学报, 2017, 53(4): 455-464. [8] 徐超, 佴启亮, 姚志浩, 江河, 董建新. 晶界氧化对GH4738高温合金疲劳裂纹扩展的作用[J]. 金属学报, 2017, 53(11): 1453-1460. [9] 刘智勇,李宗书,湛小琳,皇甫文珠,杜翠薇,李晓刚. X80钢在鹰潭土壤模拟溶液中应力腐蚀裂纹扩展行为机理*[J]. 金属学报, 2016, 52(8): 965-972. [10] 佴启亮,董建新,张麦仓,姚志浩. 多组织因素对GH4738合金裂纹扩展速率的交互影响*[J]. 金属学报, 2016, 52(2): 151-160. [11] 余龙, 宋西平, 张敏, 李宏良, 焦泽辉, 于慧臣. 高铌TiAl合金在疲劳蠕变作用下的裂纹萌生及扩展[J]. 金属学报, 2014, 50(10): 1253-1259. [12] 张利涛,王俭秋. 国产锻造态核级管材316L不锈钢在高温高压水中的应力腐蚀裂纹扩展行为[J]. 金属学报, 2013, 49(8): 911-916. [13] 杨健，董建新，张麦仓,贾建，陶宇. 新型镍基粉末高温合金FGH98的高温疲劳裂纹扩展行为研究[J]. 金属学报, 2013, 49(1): 71-80. [14] 胡志勇 杨成威 姜敏 杨光维 王万军 王新华. Ti脱氧钢含Ti复合夹杂物诱导晶内针状铁素体的原位观察[J]. 金属学报, 2011, 47(8): 971-977. [15] 周砚磊 徐洋 陈俊 刘振宇. FH550级海洋平台用钢冲击断裂行为实验研究[J]. 金属学报, 2011, 47(11): 1382-1387. Viewed Full text Abstract Cited   Shared      Discussed