完全极化铁电陶瓷PZT-5A的场相关和时间相关性质

然后，将计算结果与Viola等[18]完全极化铁电陶瓷(PZT-5A)的实验结果相比较。在实验中，PZT-5A样品初始处在负3方向上极化，并且受到全周期电载荷的加载。类似于非极化的情形，时间无关的非线性D-E 和ε-E 关系通过方程(3.26)来计算。图3.10(a)显示了计算得到的D-E 曲线与实验结果。该曲线整体上显示了一种与非极化铁电陶瓷类似的S形状曲线。图3.10(b)显示了计算得到的ε-E 曲线与实验结果，均展示出蝶形曲线的形状。结果表明，计算得到的非线性D-E 和ε-E 曲线都与实验数据相符合。三种电学载荷别被选为进行蠕变测试，它们是E ＝1.2，1.7，和2.5k V/mm，分别对应于E ＜Ec，E ＝Ec和E ＞Ec这三种情形。

图3.10完全极化铁电陶瓷PTZ-5A受到沿正3方向的电载荷时场相关的(a)电位移和(b)应变关于电场强度的变化关系

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图3.11　完全极化铁电陶瓷PZT-5A[18]受到恒定电载荷时(a)蠕变极化强度和(b)蠕变应变关于时间的演化

图3.11(a)和(b)描述了完全极化铁电陶瓷蠕变极化强度和蠕变应变关于时间的演化。该理论预测与实验结果相一致。所有这些曲线最终达到了饱和状态。注意到，在载荷达到矫顽场之前，蠕变应变为负；在载荷达到矫顽场之后，蠕变应变为正。饱和电位移已被证明对压电陶瓷裂纹的产生和扩展有着显著影响[191]。可以看出，最大蠕变极化依然发生在矫顽场。对应的内变量α和c1关于时间的演化在图3.12(a)-(b)显示。α在这三种载荷下均完全达到1。c1和关于时间的变化表明微观结构的演化强烈依赖于外加载荷。

图3.12　完全极化铁电陶瓷PZT-5A受到恒定电载荷时(a)内变量α和(b)子相体积分数c1(插图表示c　˙
1)关于时间的演化