铁电材料中的疲劳效应
4-5铁电陶瓷的老化与疲劳现象
§4-5 铁电陶瓷的老化与疲劳现象
当温度高于居里点时，促使电荷积累的自发极化电场消 失。内偏置电场也将逐步消失。当对铁电体施加很强的外 电场时，外电场力将可能部分地克服空间电荷的牵制作用， 将自发极化调整到外电场方向上来，原来在老化过程中所 积累的电荷，由于自发极化改向而失去联系力，因而也将 逐步解散，即ε重新被激活。外施电场强度越高，则被激活 的程度也越大。
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§4-5 铁电陶瓷的老化与疲劳现象
什么叫做铁电老化？ 什么叫铁电疲劳？ 铁电老化的特点及机理
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§4-5 铁电陶瓷的老化与疲劳现象
什么叫做铁电老化？
初生产出来的铁电陶瓷，其某些介质参数会随储存时 间逐渐变化，尤其是铁电特性变弱，这种现象就称为铁 电老化（ferroelectric aging）。
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§4-5 铁电陶瓷的老化与疲劳现象
铁电老化的机理 铁电陶瓷的老化机制，目前还没有公允的模型。 • 从热力学的观点分析 • 空间电荷的作用
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§4-5 铁电陶瓷的老化与疲劳现象
• 从热力学的观点分析：
烧结后的铁电陶瓷降温到Tc附近时，通过电畴成核与成 长过程，出现了自发极化。这种在结构尚未调整到最佳状 态的晶粒中所形成的电畴，尚处于一种自由能较高的介稳 状态，故极易为外电场所定向，表现为较大的 ε 和 tgδ 。但 随着时间的增加，在热运动的激励之下，这种处于高能介 稳态之初生电畴将通过新畴成核，畴分裂，畴壁推移等方 式，以消除电畴初始形成瞬间残留下来的畴壁应力（主要 是 90°畴壁之间的应力），从而调整到自由能更低，更稳 定的电畴结构状态。
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§4-5 铁电陶瓷的老化与疲劳现象
金属材料的疲劳性能
金属材料的疲劳性能金属材料是工程领域中常用的材料之一，其疲劳性能对于材料的可靠性和使用寿命具有重要影响。
疲劳是指在受到交变应力作用下，材料在一定应力水平下发生疲劳破坏的现象。
了解金属材料的疲劳性能，对于设计合理的工程结构和延长材料使用寿命具有重要意义。
本文将从疲劳破坏的基本概念、影响疲劳性能的因素以及提高金属材料疲劳性能的方法等方面进行探讨。
一、疲劳破坏的基本概念疲劳破坏是指在受到交变应力作用下，材料在应力水平远低于其静态强度的情况下发生破坏的现象。
疲劳破坏具有突发性、随机性和不可逆性的特点，是一种典型的疲劳失效形式。
在实际工程中，很多零部件的失效都是由于疲劳破坏引起的，因此疲劳性能的研究对于提高工程结构的可靠性至关重要。
二、影响疲劳性能的因素1. 应力水平：应力水平是影响金属材料疲劳性能的重要因素之一。
通常情况下，应力水平越高，材料的疲劳寿命就越短。
因此，在设计工程结构时，需要合理控制应力水平，避免超过材料的承受范围。
2. 循环次数：循环次数也是影响疲劳性能的重要因素。
循环次数越多，材料的疲劳寿命就越短。
因此，在实际工程中，需要对工件的使用情况进行合理评估，避免因为频繁的应力循环导致疲劳破坏。
3. 材料的性能：材料的组织结构、化学成分、热处理工艺等都会影响其疲劳性能。
一般来说，晶粒细小、组织均匀的材料具有较好的疲劳性能。
此外，合理的热处理工艺也能够提高材料的抗疲劳能力。
4. 环境因素：环境因素如温度、湿度等也会对金属材料的疲劳性能产生影响。
高温、潮湿的环境会加剧材料的疲劳破坏，因此在实际工程中需要考虑环境因素对材料性能的影响。
三、提高金属材料疲劳性能的方法1. 合理设计：在工程结构设计阶段，需要合理选择材料、设计结构，避免应力集中和过大的应力水平，从而提高材料的疲劳寿命。
2. 表面处理：通过表面处理如喷丸、镀层等方式，可以提高材料的表面硬度和耐疲劳性能，延长材料的使用寿命。
3. 热处理工艺：合理的热处理工艺可以改善材料的组织结构，提高其抗疲劳能力，从而延长材料的疲劳寿命。
铁电材料的特性及应用综述
铁电材料的特性及应用综述孙敬芝（河北联合大学材料科学与工程学院河北唐山 063009）摘要：铁电材料具有良好的铁电性、压电性、热释电以及性光学等特性以及原理，铁电材料是具有驱动和传感2 种功能的机敏材料, 可以块材、膜材(薄膜和厚膜) 和复合材料等多种形式应用, 在微电子机械和智能材料与结构系统中具有广阔的潜在应用市场。
关键词：铁电材料；铁电性；应用前景C haracteristics and Application of FerroelectricmaterialSun Jingzhi( Materials Science and Engineering college, Hebei United University Tangshan 063009,China )Abstract:Ferroelectric material has good iron electrical, piezoelectric , pyroelectric and nonlinear optical properties, such as a driver and sensing two function piezoelectric materials, can block material, membrane materials (film and thick film) and the compound Material of a variety of forms such as application, in microelectromechanical and intelligent materials and structures in the system with vast potential application market.Keywords: ferroelect ric materials Iron electrical development trend0前言晶体按几何外形的有限对称图象, 可以分为32 种点群, 其中有10 种点群: 1, 2, m , mm 2, 4,4mm , 3, 3m , 6, 6mm , 它们都有自发极化。
金属疲劳原理及其应用
金属疲劳原理及其应用疲劳是指金属材料在交变应力循环反复作用下，由于内部结构的微观缺陷逐渐积累导致材料破坏的现象。
这种破坏方式被称为疲劳破坏。
金属材料疲劳是一种常见的破坏方式，这是因为在很多机械设备、航空器、汽车等领域中，金属材料都承受着交变应力的作用，疲劳破坏也就成为了这些设备破坏的主要原因之一。
1. 金属疲劳破坏的原理疲劳破坏是由于交变应力作用下，金属材料内部逐渐形成微裂纹，最终导致破坏的过程。
在金属材料中，材料内部存在着各种缺陷和不均匀的结构，这些缺陷和不均匀结构会导致局部应力的集中，产生应力集中区。
在交变应力的作用下，这些局部应力集中点会发生循环扩展，形成裂纹，经过循环吸收能量，导致破坏。
2. 金属疲劳破坏的主要特点峰值应力对疲劳寿命的影响比平均应力更显著，即当峰值应力越高时，疲劳寿命也相应地越短。
对于相同应力幅值，当载荷频率增加时，疲劳寿命也会明显缩短。
此外，材料疲劳寿命受材料强度、表面状态、缺陷等因素影响较大。
3. 金属疲劳的应用疲劳是很多机械设备、航空器、汽车等领域中常见的一种物理现象，因此对于金属材料的疲劳问题要给予重视。
首先，需要通过实验得到材料的疲劳寿命，为设备的寿命设计提供参考。
其次，对于设计中存在应力集中部位的构件，需要对其进行强度计算，避免强度不够时导致疲劳破坏。
此外，还需要对不同环境下的材料疲劳性能进行研究，以确定材料的使用范围和适用条件。
4. 金属疲劳破坏的预防措施为了降低材料疲劳破坏的发生，需要采取以下预防措施：- 选择合适的材料，使用高强度、高韧性的金属材料可以提高材料的疲劳极限。
- 采用表面处理方法，如喷砂、抛光、化学处理等，可以改善材料表面状态，避免表面裂纹的形成。
- 采用强度计算方法，对设计中的应力集中部位进行计算和优化，使得整个结构强度均匀。
- 采用传感器技术，对设备进行实时监测，及时发现异常情况，做出相应处理。
5. 疲劳寿命的测试方法为了得到材料的疲劳寿命，需要采用相应的测试方法。
铁电疲劳不均匀性的研究进展
中图分类号 ： ＴＮ３ ４ ８
Ａ ｖ ｅ ：Ｔｈｅ Ｈ ｅ ｅ ｏ ｅ ｅ ｔ ｆ Ｆｅ ｒ ｅ ｅ ｔ ｉ ｔｇ ｅ Ｒｅ ｉ ｗ ｔ ｒ ｇ ｎ ｉｙ ｏ ｒ ｏ ｌ ｃ ｒ ｃ Ｆａ ｉ ｕ Ｌ ｉ ｉ ＩＪｗｅ ，ＺＨＡＮＧ ｎ ，ＣＨＥＮ ｉｈ ｎ Ｙｏ ｇ Ｊｃ ｕ
铁 电压 电材料起 着 关 键作 用 ， 而分 析 、 制 或 延缓 其 服 役 因 控
程 的“ 局部 印记 ” Ｌ ｃｌｍｐｉｔ理 论 模 型 ［提 供 了实 验 证 （ ｏａ ｉ ｒ ） ｎ ８ ］
ｎ ｉｙｐ ｅ ｏ ｎ ｎ ｆｒｏ ｌｃｒｅｆｍｓ ｅ ａ ｉｓａ ｄｓｎ ｌ ｒ ｓａｓｓｐ ｒｔｌ ｒ ｅｃｉｅ ．Ｔｈ ｎ ｔｅｆｔ ｕ ｄ ｃ ｄ ｅｔ ｈ ｎ ｍｅ ａｉ ｅｒ ｅｅｔｉ ｉ ，ｃｒｍ ｃ ｎ ｉｇｅｃｙ ｔｌ ｅ ａａｅｙａｅｄ ｓ ｒｂ ｄ ｌ ｅ ｈ ａｉ ｅｉ ｕ ｅ ｇ ｎ
ｄ ｍａ ｅｍｏ ｔ ｃ ｕ ｒｎ ｎ ｔ ｅｎ ａ ｌ ｃ ｒ ｄ ｏ ｕ ｓ ｐ ｉ ｔ ｄ ｏ ｔ Ｆ ｎ ｌ ｔ ｅ ｖ ｒ ｕ ｎ ｔｃ ｄ ｌ ｆｐ ｌ ｒ ａ ａ ｇ ｓ ｌ ｏ ｃ ｒ ｉ ｇ ｉ ｈ ｅ ｒ ｅｅ ｔｏ ｅ ｖ ｌ ｍｅ ｉ ｏｎ ｅ ｕ ． ｉ ａ ｌ ｈ ａ ｉ ｓｋｉｅ ｉｓ ｍｏ ｅ ｓｏ ｏ ａ ｉ — ｙ ｙ。 ｏ ｚ
Ａｂ ｔａ ｔ ｓｒ ｃ Ｉ ｈ ｓ ｒ ｖ ｅ ，ｔ ｅｈ ｔ ｒ ｇ ｎ ｉ ｆ ｅ ｒ ｅ ｅ ｔ ｉ ａ ｉ ｕ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ ｆ ｓ ｌ ．Ｔｈ ｂ ｅ ｖ ｄ ｈ ｔ ｒ ｇ — ｎ ｔ ｉ ｅ ｉｗ ｈ ｅ ｅ ｏ ｅ ｅｔ ｏ ｒ ｏ ｌ ｃ ｒ ｆ ｔ ｅ ｉ ｉ ｔｏ ｕ ｅ ｉ ｔｙ ｙ ｆ ｃ ｇ ｓ ｒ ｅｏ ｓｒ ｅ ｅｅｏ ｅ
铁电性实验报告-南京大学
铁电性实验报告-南京大学铁电薄膜铁电性能表征131120161 李晓曦一、引言铁电体是这样一类晶体:在一定温度范围内存在自发极化,自发极化具有两个或多个可能的取向,其取向可能随电场而转向.铁电体并不含“铁”,只是它与铁磁体具有磁滞回线相类似，具有电滞回线，因而称为铁电体。
在某一温度以上，它为顺电相，无铁电性，其介电常数服从居里-外斯（Curit-Weiss）定律。
铁电相与顺电相之间的转变通常称为铁电相变，该温度称为居里温度或居里点Tc。
铁电体即使在没有外界电场作用下，内部也会出现极化，这种极化称为自发极化。
自发极化的出现是与这一类材料的晶体结构有关的。
铁电体特点是自发极化强度可因电场作用而反向，因而极化强度和电场 E 之间形成电滞回线。
自发极化可用矢量来描述，自发极化出现在晶体中造成一个特殊的方向。
晶体中每个晶胞中原子的构型使正负电荷重心沿这个特殊方向发生位移，使电荷正负中心不重合，形成电偶极矩。
整个晶体在该方向上呈现极性，一端为正，一端为负。
在其正负端分别有一层正和负的束缚电荷。
束缚电荷产生的电场在晶体内部与极化反向（称为退极化场），使静电能升高。
铁电现象第一次发现是在1920年，由瓦拉赛尔发现外场可以使罗西盐的极化方向反转，但是铁电现象直到40年代初才得以被广泛研究。
如今铁电现象因为其独特性质得到了广泛的应用，而本实验就是为了初步探究本现象的物理性质。
本实验测量了铁电材料的电滞回线，并且改变电压测量了不同电压下的图像和矫顽力等数值。
作者又进一步对此现象进行了初步探究，研究了其相关机理。
二、实验目的1、了解什么是铁电体，什么是电滞回线及其测量原理和方法。
2、了解非挥发铁电随机读取存储器的工作原理及性能表征。
三、实验原理1、铁电体的特点（1）电滞回线铁电体的极化随外电场的变化而变化，但电场较强时，极化与电场之间呈非线性关系。
在电场作用下新畴成核长，畴壁移动，导致极化转向，在电场很弱时，极化线性地依赖于电场见图1,此时可逆的畴壁移动成为不可逆的，极化随电场的增加比线性段快。
钛酸锶钡陶瓷的铁电极化疲劳效应
果 的分析 带来 一定 的难 度 。本文 拟将该 方法 改进 为 采 用正 弦 电压 ，并 用新 方法 研究钛 酸锶 钡 陶瓷 的极
化 疲劳效 应 ，以验 证该 方法 的有效 性 和可靠性 。
为 ０４０ ｎ ，相 应 地 ，样 品容 抗 为 Ｉ／ Ｃ ｌ ．０ Ｆ ｔ ＝ １ｏ
７９ ．６×１ ＜＜Ｒ ，所 以在处 理数 据时 ，直 流漏 ０Ｑ 电流 ， 可 忽略 不计 ，式 （ ）简 化 为 ２
，ｔ （ ）＝Ｉ （）＋， （） ｐｔ Ｐｔ （） ３
将 电压 加在 样 品两端 电极 上 经 过 １ 周 期 时 Ｏ倍
间后 ，样 品慢慢 进入 了稳 定 的循 环 ，用数 字存储 示
波器记 录 微 分 回线 示 于 图 ２ ，其 微 分 回线 是 单 峰
（） ａ
』。
（） ｂ
１Ｆ
６０
图 １ 正 弦波 作用 下 的微 分 电滞 回线 基 本 成 分
Ｆｉ．１ Ｂａ ｉ ｏ ｏ ｎｔ ｆｄｉ ｅ ｅ ｔａ ｓｅ ｅ ｉ ｏ ｐ ｇ ｓｃ ｃ ｍｐ ｎｅ ｓ ｏ ｆ ｒ ｎ ｉｌｈｙ ｔｒ ｓｓｌｏ ｆ ｕｓｎｇ ｓｎ ｏｄａ ｖ ｆｒ ｉ ｉ ｕｓ ｉ ｌｗａ ｅｏ ｍ
摘 要 ：用微分电滞回线谱分析方法研究了钛酸锶钡 Ｂｏ ｒ ｉ，（ Ｓ ）陶瓷圆片的铁电极化疲劳效应 ， ａ Ｓｏ Ｏ Ｂ Ｔ Ｔ 发
现其 疲劳过程可 以分成三个 阶段 ，当反转次数在 １ 一１ 次时 出现老化 效应 ，反转 １ 一１ 时 出现疲 劳效应 ， ０ ０ Ｏ ０
反转 １ 次 以 上 则 样 品 完 全 疲 劳 ，铁 电性 几 乎 消 失 。 Ｏ
２． ｎ ｅ ｆＥｘ ｅ ｉ ｅ ｔ ｌＴｅ ｃ ｉ ｇ ｆ ｒＣｏ Ｃｅ ｔｒ ｏ ｐ ｒｍ ｎ ａ ａ ｈ ｎ ｏ ｍｍ ｏ ｓｃ Ｃｏ ｒｅ ， ｏ ｔ ｎ Ｂａ ｉ ｕ ｓ ｓ Ｓ ｕ ｈ Ｃｈｉａ Ａｇ ｉｕ ｔ ｒ ｌＵｎ ｖ ｒｉ ｎ ｒｃ ｌｕ ａ ｉｅ ｓｔ ｙ， Ｇｕａ ｇ ｈ ｕ ５１ ４ ｎ ｚ ｏ ０６ ２， Ｃｈ ｎ ｉ ａ；
金属材料的疲劳行为研究
金属材料的疲劳行为研究疲劳是指材料在长期受周期性变形加载后，由于内部应力和变形的积累引起的破坏现象。
金属材料的疲劳行为一直是材料科学领域的重要研究内容之一。
本文将从金属材料的疲劳机理、疲劳寿命预测以及疲劳失效分析等方面进行探讨。
首先，我们来看金属材料的疲劳机理。
金属材料在受到周期性变形加载时，由于晶体结构中存在各种缺陷，例如晶界、夹杂物、位错等，这些缺陷会引起材料的局部应力集中。
当应力集中达到材料的破裂强度时，材料就会发生疲劳损伤。
此外，还存在着应力腐蚀、氧化腐蚀等因素与疲劳行为的相互作用，使得金属材料在不同环境条件下的疲劳性能表现出差异。
其次，疲劳寿命预测是金属材料疲劳行为研究的重要内容之一。
通过对金属材料的疲劳试验数据进行统计和分析，可以得到疲劳寿命与应力（或应变）的关系曲线。
根据这个曲线，可以预测金属材料在给定应力（或应变）水平下的疲劳寿命。
此外，还可以将金属材料的疲劳寿命与材料的微观结构参数相联系，从而对金属材料的疲劳行为进行深入研究。
在疲劳失效分析方面，通过对金属材料的失效现象和裂纹扩展行为进行观察和分析，可以得到材料的疲劳寿命及其失效机制。
疲劳失效分析能够帮助我们了解金属材料在疲劳加载下的特点和规律，从而指导材料的设计和工程应用。
疲劳失效分析的工具主要有金相组织观察和分析、扫描电子显微镜观察和能谱分析、红外热成像技术等。
除了上述内容，金属材料的疲劳行为研究还涉及到多个学科领域的知识，例如材料力学、固体力学、材料表征和材料设计等。
疲劳行为研究也可以结合数值模拟方法，对金属材料的疲劳行为进行预测和分析。
数值模拟方法可以模拟金属材料在疲劳加载下的应力分布、变形行为以及裂纹扩展等过程，从而为疲劳行为的研究提供重要的支持。
综上所述，金属材料的疲劳行为研究是一个复杂而重要的课题。
通过对金属材料的疲劳机理、疲劳寿命预测及疲劳失效分析等方面进行研究，可以更好地理解和掌握金属材料在疲劳加载下的行为和性能。
铁电材料的特性及应用综述
铁电材料的特性及应用综述
铁电材料是一种特殊的电介质，它的性质受运动量子的控制，具有多
种特性，如高磁敏、大拓扑保护、低耗能以及优异的电磁屏蔽能力等。
铁
电材料具有诸多应用，从电子元件、传感器及电磁兼容材料到柔性电子元
件的设计和制作，可以用在众多领域。
本文综述了铁电材料的特性及应用，探讨了它们背后的机制，以及在电子工业中的实际应用。
一、铁电材料的特性
1、高磁敏性：铁电材料具有超强的磁敏性，可以感知微弱的外部磁场，并能够快速做出反应和变化。
2、大拓扑保护：铁电材料的结构具有很大的稳定性，可以在外来磁
场和热效应的影响下维持原有的性质不变。
3、低耗能：铁电材料具有较低的损耗，其损耗的低程度可以有效的
降低热量。
4、优异的电磁屏蔽能力：铁电材料具有良好的电磁屏蔽能力，可以
有效地抑制外界的电磁波。
二、铁电材料的应用
1、电子元件：铁电材料可以用作高效率电子元件，可以提高元件的
功率密度，大大增加其使用寿命。
2、传感器：铁电材料可以用来制造传感器，可以用来检测各种场强，如磁场、压力场等。
3、电磁兼容材料：铁电材料还可以用作电磁兼容材料，可以有效地
减少电磁干扰的产生。
铁电薄膜研究中的几个重要问题
铁电薄膜研究中的几个重要问题。
肖定全<四川大学材料科学系四川成都610064>摘要!近十多年来!铁电薄膜及集成铁电器件一直是材料科学工作者和电介质物理工作者关注和研究的热点之一"要使集成铁电器件得到更广泛的应用!还应针对铁电薄膜本身和铁电薄膜异质结构开展更深入的研究"本文针对铁电薄膜的疲劳#老化和电压漂移#电阻等特性退变!以及薄膜异质结构的表面和界面等问题!结合作者的研究工作!进行比较概括的分析!并提出一些解决问题的方法"关键词!铁电薄膜"集成铁电器件"铁电材料"疲劳中图分类号!TB43文献标识码!A文章编号!1001-9731#Z003$05-0479-031引言具有铁电性且厚度在数十纳米至数微米的薄膜材料叫铁电薄膜铁电薄膜是一类重要的功能性薄膜材料多年来一直是铁电性研究和高技术新材料研究的前沿和热点之一铁电薄膜材料集成铁电器件以及与之相关的物理问题多年来一直是物理学<特别是电介质物理学>材料科学与工程微电子与光电子等领域的科学技术人员所关注的重要问题之一鉴于铁电薄膜已获得应用和正在开发的应用范围很广因而关于铁电薄膜本身特性的退变问题以及表面与异质界面问题的研究就愈显重要[1]本文根据作者在编著铁电薄膜[Z3]中的一些体会结合作者多年的研究和国内相关工作的进展就铁电薄膜的疲劳特性老化特性与电压漂移电阻特性退变保存特性与写入特性表面与异质结界面等问题作概括介绍并提出作者的一些看法Z铁电薄膜的特性退变[4]铁电薄膜<包括某些高介电常数的钙钛矿型介电薄膜>的特性随时间温度和<或>外加电场而退变的机制一直是近年来铁电薄膜物理研究的重要问题之一铁电薄膜的特性退变将极大地影响着利用铁电体和高介电常数电介质所制备的器件的寿命和可靠性例如疲劳和老化将直接关系到铁电薄膜在微电子学光电子学<包括热释电探测>等应用中的使用可靠性;介电体的电阻退变直接影响着高介常数电介质薄膜在动态随机存取存储器<DRA M>应用中的寿命正因为如此对铁电薄膜的特性退变机制研究以及寻求如何减小退变的途径一直为铁电薄膜科技工作者所关注3铁电薄膜的疲劳特性[57]铁电薄膜在反复的极化反转过程中的疲劳特性可由图1来说明该图中的3条电滞回线分别给出了以Pt作为电极的PZT <40/60>铁电薄膜在最初状态经3.5>108开关循环后以及在15V偏压下经紫外光辐照后的P-V特性[5]该图清楚地表明铁电薄膜在反复开关后电滞回线变窄剩余极化明显下降<甚至大幅度下降>这就是典型的铁电疲劳特性该图1还表明在外加偏压作用下紫外光辐射后铁电薄膜的电滞回线又几乎恢复到它的初始状态图1中插图给出了在铁电薄膜的畴界上因俘获及电荷可能引起的电畴结构状态图1PZT(40/60)铁电薄膜在初始状态经3.5>108开关循环后9以及在15V偏压下经紫外光辐照后的电滞回线F i g1P-V l OO p s Of PZT fil m s sub ected t O a se C uence Of electri-cal and O p tical scenari Os9i niti al S3.5>108c y cl es(el ectri-cal f ati g ue)9and a UV/-15V cO mbi nati On现在比较一致的观点认为铁电体的疲劳特性亦即其可开关电极化的减小是由于铁电体中的电畴受到畴壁钉扎<p i n-ni n g Of dO m ai n Walls>的结果正是这种钉扎作用限制了电畴的开关性能人们已经提出了几种畴壁钉扎机制包括电子俘获<electr Onic-char g e tra pp i n g>和氧空位等[6]不过要想单纯通过电学测量来明确区分这两种机制是不可能的需要着重指出制备铁电薄膜所采用的电极材料对铁电薄膜的疲劳特性有重要的影响当用Pt电极时Pt/PZT/Pt将会产生严重的铁电疲劳但是很多实验表明当用<La S r>CO O3 <LSCO>Ru OZ Ir O Z等金属氧化物作电极时PZT薄膜则几乎没有铁电疲劳的现象[7]单金属<如Pt>电极与金属氧化物电极对铁电薄膜疲劳的这种影响结果给人们一个非常明确的信息铁电体与电极的相互作用在确定铁电疲劳特性中起着至关重要的作用还需要指出铁电薄膜的疲劳特性与实验条件<对铁电薄膜器件而言就是使用条件>关系也很大例如若在对铁电薄膜进974肖定全等:铁电薄膜研究中的几个重要问题。
金属材料的疲劳性能
金属材料的疲劳性能金属材料是工程领域中常用的材料之一，其疲劳性能对于工程结构的安全性和可靠性具有重要影响。
疲劳是指材料在交变载荷作用下，经过一定次数的循环加载和卸载后，产生裂纹并最终破坏的现象。
本文将介绍金属材料的疲劳机理、影响因素以及改善疲劳性能的方法。
一、疲劳机理金属材料的疲劳机理主要包括以下几个方面：1. 微观裂纹形成和扩展：在交变载荷作用下，金属材料内部会产生微观裂纹，这些裂纹会随着循环加载和卸载的重复作用逐渐扩展，最终导致材料破坏。
2. 塑性变形和应力集中：在循环加载和卸载的过程中，金属材料会发生塑性变形，这会导致应力集中，从而加速裂纹的形成和扩展。
3. 金属材料的内部缺陷：金属材料内部存在各种缺陷，如夹杂物、气孔等，这些缺陷会成为裂纹的起始点，加速裂纹的扩展。
二、影响因素金属材料的疲劳性能受到多种因素的影响，主要包括以下几个方面：1. 材料的力学性能：材料的强度、韧性、硬度等力学性能对疲劳性能有重要影响。
强度高的材料能够承受更大的载荷，韧性好的材料能够吸收更多的能量，硬度高的材料能够抵抗塑性变形。
2. 循环载荷的幅值和频率：循环载荷的幅值和频率对疲劳性能有直接影响。
幅值越大、频率越高，材料的疲劳寿命越短。
3. 温度和环境条件：温度和环境条件对金属材料的疲劳性能也有一定影响。
高温环境下，金属材料的疲劳寿命会降低。
4. 表面处理和应力状态：表面处理和应力状态对金属材料的疲劳性能有重要影响。
表面处理可以改善材料的表面质量，减少裂纹的形成和扩展；应力状态的合理控制可以减少应力集中，延缓裂纹的扩展。
三、改善疲劳性能的方法为了改善金属材料的疲劳性能，可以采取以下几种方法：1. 优化材料的组织结构：通过合理的热处理、合金设计等方法，优化金属材料的组织结构，提高其强度和韧性，从而提高疲劳寿命。
2. 表面处理：采用表面处理技术，如喷丸、镀层等，可以改善金属材料的表面质量，减少裂纹的形成和扩展。
3. 控制应力状态：通过合理的设计和加工工艺，控制金属材料的应力状态，减少应力集中，延缓裂纹的扩展。
电炉特种铁合金的热疲劳行为与疲劳寿命分析
电炉特种铁合金的热疲劳行为与疲劳寿命分析某电炉特种铁合金是一种具有特殊化学成分和晶体结构的金属材料，广泛应用于航空航天、能源、汽车等领域。
在高温环境下，该合金的疲劳行为成为研究的重点之一，因为长时间的高温作用会对其性能产生较大影响。
本文将重点讨论该特种铁合金在高温下的热疲劳行为与疲劳寿命分析。
热疲劳行为是指材料在高温循环载荷作用下产生的疲劳损伤行为。
对于电炉特种铁合金这样的材料，在高温下由于长时间的循环载荷作用，容易引发微观缺陷的扩展和疲劳裂纹的形成，从而导致材料的疲劳失效。
因此，了解该特种铁合金在高温下的热疲劳行为对于提高其疲劳寿命具有重要意义。
首先，热疲劳试验是研究电炉特种铁合金热疲劳行为的重要手段。
试验可通过加载不同的高温循环载荷来模拟实际工况下的应力状态，通过测量试样的应力-应变曲线、研究材料的塑性变形和疲劳裂纹扩展等参数，可以得到特种铁合金在高温下的疲劳行为特征。
例如，可以通过热疲劳试验获得特种铁合金的疲劳强度、塑性变形能力、断裂韧性等参数，以评估材料的疲劳性能。
其次，热疲劳寿命的分析是了解电炉特种铁合金在高温下耐久性能的重要途径。
热疲劳寿命是指特种铁合金在高温下经历一定循环载荷后达到失效的时间。
通过对一系列热疲劳试验的结果进行统计和分析，可以建立特种铁合金在高温下的疲劳寿命曲线模型，进而预测材料在特定工况下的使用寿命。
这对于工程设计和材料选择具有重要意义，可以避免因疲劳失效引发的安全事故和成本浪费。
热疲劳行为与疲劳寿命的分析主要集中在以下几个方面。
首先，是温度对电炉特种铁合金疲劳行为的影响。
随着温度的升高，特种铁合金的塑性变形能力减小，而裂纹的扩展速度则增加，疲劳寿命会显著减少。
其次，是循环载荷幅值对特种铁合金的影响。
循环载荷幅值的增大会导致特种铁合金的疲劳失效加速。
此外，还需要考虑循环载荷的频率、试样的几何形状和材料的微观结构等因素。
为了更好地分析特种铁合金的热疲劳行为与疲劳寿命，研究者们采用了多种表征和评估方法。
铁电材料在微电子器件中的应用研究进展
铁电材料在微电子器件中的应用研究进展引言随着科技的快速发展，微电子器件已经成为现代社会中不可或缺的一部分。
为了满足人们对高性能、高集成度以及低功耗的要求，研究人员不断寻求新的材料来应用于微电子器件中。
铁电材料凭借其独特的物理特性和广泛的应用潜力，在微电子领域引起了广泛的关注和研究。
1. 铁电材料的基本特性铁电材料是一种具有非线性电特性的晶体材料。
它们具有一个特殊的结构，其中的正、负离子在晶格中产生极化，可以随着外加电场的变化而反向极化。
这种极化可以被保持，并且在去极化后可以被再次极化。
这种特性使得铁电材料在微电子器件中表现出良好的电压控制特性和记忆能力。
2. 铁电材料在非挥发性存储器中的应用非挥发性存储器是一种能够保持数据在断电后不丢失的存储器。
铁电材料因其优秀的记忆效应而被广泛应用于非挥发性存储器中，例如铁电随机存储器 (FeRAM) 和铁电闪存存储器 (FRAM) 。
相比于传统的存储器技术，铁电存储器具有更快的读写速度、更高的存储密度和更低的功耗。
这些特性使得铁电存储器成为了未来存储器发展的重要方向。
3. 铁电材料在传感器中的应用传感器是将物理量转换为电信号的装置，广泛应用于环境监测、医疗设备、工业控制等领域。
铁电材料的极化特性使得它在传感器中具有很大的潜力。
例如，铁电压力传感器可以通过测量材料的极化状态来感知外部的压力变化。
此外，铁电材料还可以应用于温度传感器、湿度传感器以及气体传感器等领域，提高传感器的灵敏度和稳定性。
4. 铁电材料在微机械系统中的应用微机械系统（Micro Electro-Mechanical Systems，MEMS）是将机械与电子技术相结合的一种新兴技术。
铁电材料在MEMS中的应用可以实现机械元件和电器元件的集成，同时利用铁电材料的压电特性驱动机械元件的运动。
例如，铁电MEMS设备可以应用于振动传感器、压力传感器、光学器件等领域，为微机械系统的发展提供了新的可能性。
铁电材料的功能及应用前景
铁电材料的功能及应用前景随着科技的迅猛发展，新型材料的研究成为当前热点领域。
铁电材料是其中之一，它具有独特的电学、光学、磁学等性质，并且具有广泛的应用前景。
本文旨在探讨铁电材料的功能及应用前景。
一、铁电材料的基本性质铁电材料是指在无外界电场作用下具有极化性的材料。
它们具有如下特性：1. 巨电介电常数：铁电材料在外电场作用下能产生极化，极化电荷密度可高达$10^{12}$C/m²，极化状态下介电常数会增加几百倍。
2. 非线性光学效应：铁电材料呈现非线性光学效应，如二倍频、三倍频、四倍频等。
3. 逆铁电效应：铁电材料在电场作用下能发生极性倒转，这一性质称为逆铁电效应。
4. 压电效应：铁电材料在外力作用下会发生形变，并产生极化，这一性质称为压电效应。
铁电材料具有这些独特的性质，因此被广泛地研究和应用。
二、铁电材料的应用前景1. 铁电存储器铁电存储器是一种新型非挥发性存储器，它可以在断电的情况下保持存储信息。
铁电存储器具有速度快、容量大、数据稳定等优点，可以替代掉传统的闪存存储器。
目前，铁电存储器已经在智能手机、平板电脑等消费电子产品上得到了广泛的应用。
2. 铁电陶瓷铁电陶瓷具有良好的压电性能和介电性能，可以广泛应用于传感器、滤波器、调谐器等电子领域。
此外，铁电陶瓷的压电效应还可以应用于医疗领域，如超声波治疗、成像等。
3. 铁电液晶铁电液晶具有特殊的光学性能，它可以将光线分成两个波，这一特性被广泛应用于显示器、多媒体终端等领域。
4. 铁电玻璃铁电玻璃具有独特的光学、磁学性能，可以应用于光学信息存储、电磁屏蔽、光纤通信等领域。
5. 铁电探测器铁电探测器由于其灵敏度高、稳定性好等优点，可以广泛应用于安全监控、卫星通信等领域。
三、铁电材料的研究进展目前，铁电材料的研究已经进入到了新时代。
一方面，这一领域的学术研究十分活跃，研究人员们致力于发现新型铁电材料，探索铁电材料的新性质；另一方面，铁电材料的工业生产也在逐步扩大。
金属材料的疲劳性能
金属材料的疲劳性能金属材料是工程领域中广泛应用的材料之一，其疲劳性能是评价材料耐久性和可靠性的重要指标之一。
疲劳性能是指金属材料在受到交变应力作用下，在一定应力水平下发生疲劳破坏的能力。
本文将从金属材料疲劳破坏的基本概念、疲劳破坏的机理、影响疲劳性能的因素以及提高金属材料疲劳性能的方法等方面展开探讨。
一、基本概念疲劳是指材料在受到交变应力作用下，经过一定次数的应力循环后发生破坏的现象。
疲劳破坏是一种隐蔽性的破坏形式，通常不会在材料表面留下明显的痕迹，但会导致材料的突然失效。
疲劳破坏是由于应力循环引起的微观裂纹扩展最终导致材料失效。
二、疲劳破坏的机理1. 裂纹萌生阶段：在金属材料受到交变应力作用下，材料内部会产生微小的裂纹，这些裂纹通常位于晶界、夹杂物或位错等缺陷处。
2. 裂纹扩展阶段：随着应力循环次数的增加，裂纹会逐渐扩展并蔓延至材料的整个截面，最终导致材料疲劳破坏。
3. 最终破坏阶段：当裂纹扩展至一定长度时，材料的强度将无法承受应力，导致材料突然破裂。
三、影响疲劳性能的因素1. 材料的组织结构：晶粒的尺寸、晶界的性质、夹杂物的分布等都会影响材料的疲劳性能。
2. 表面质量：表面粗糙度、表面处理等会影响裂纹的萌生和扩展速度。
3. 工作温度：高温环境下金属材料的疲劳性能通常会下降。
4. 应力水平：应力水平越高，材料的疲劳寿命越短。
5. 加工工艺：不同的加工工艺会对材料的晶粒结构和性能产生影响。
四、提高金属材料疲劳性能的方法1. 优化材料设计：合理选择材料的成分和热处理工艺，以提高材料的疲劳寿命。
2. 表面处理：采用喷丸、化学处理等方法，提高材料表面的质量，减缓裂纹的扩展速度。
3. 减小应力集中：通过设计合理的结构和减小零件的应力集中部位，降低材料的疲劳破坏风险。
4. 加强材料的表面保护：采用涂层、镀层等方式，提高材料的抗腐蚀性能，延长材料的使用寿命。
综上所述，金属材料的疲劳性能是一个综合性能指标，受到多种因素的影响。
铁电和压电效应的电致疲劳综合建模研究
铁电和压电效应的电致疲劳综合建模研究薛晓敏; 周将武; 孙清; 伍晓红【期刊名称】《《振动与冲击》》【年(卷),期】2019(038)017【总页数】6页(P220-225)【关键词】铁电材料; 电滞回线; 蝴蝶回线; 电致疲劳; 综合建模【作者】薛晓敏; 周将武; 孙清; 伍晓红【作者单位】西安交通大学土木工程系西安710049; 西安交通大学航空航天学院西安710049【正文语种】中文【中图分类】TN384; TN402铁电材料具有良好的铁电性、压电性、热释电、声光电及非线性光学等诸多特性，可以制成电子元器件、换能装置以及其他传感器和驱动器等，广泛应用于各个工程领域[1-2]。
其中，铁电材料呈现的铁电和压电特性尤为突出，即，具有良好的铁电电滞回线和压电蝴蝶回线。
一般而言，以上回线均具有复杂的非线性滞回特性，如在理想的铁电电畴结构和极化反转前提下，回线应该为规则的轴对称规则回线。
然而，由于材料制备技术、电路系统及加载条件等原因致使回线发生不对称、重心偏移等异化现象[3]。
特别需要提出的是“电疲劳现象”普遍存在，即，交变外电场加载条件下的铁电材料的极化能力渐渐减弱导致电滞和蝴蝶回线性能退化为非饱和、不对称形状[4-5]。
无论是铁电材料复杂非线性滞回特性，还是因为非理想内外因素导致的异化现象均无疑给描述该材料特性曲线的理论研究造成了很大困难，这也正是铁电材料及其器件想要完全商业化的重要障碍。
因此，提出适用于各种非线性铁电、压电行为描述的力-电模型，并能够对因电疲劳导致的特性曲线异化现象进行准确描述，这将对该材料的潜在应用起到至关重要作用。
迄今为止，描述铁电材料行为的理论模型主要分为两类，其一，为微观模型[6]，是通过微观角度，通过大量随机取向的微观电畴体积平均得到的相关宏观物理量用以描述其各种力电行为，该方法精度高但计算效率不高，因此解决实际工程问题受到限制；其二，为宏观模型[7]，侧重于材料性能的唯象描述。
铁丝抗金属疲劳的原理
铁丝抗金属疲劳的原理#铁丝抗金属疲劳的原理##引言随着科学技术的发展，人们对于材料力学性能的要求越来越高。
铁丝抗金属疲劳的原理是其中一个重要的研究方向。
本文将从表面处理、化学成分和晶体结构等方面，介绍铁丝抗金属疲劳的原理。
##表面处理 1. 表面处理是提高铁丝抗金属疲劳性能的关键步骤。
2. 表面处理可以通过喷砂、酸洗等方式进行，目的是消除表面缺陷和提高表面光洁度。
##化学成分 1. 合理的化学成分是铁丝抗金属疲劳的基础。
2.铁丝中的化学成分应控制在合适范围内，避免含有过多的铁垢、碳等杂质。
3. 正确的化学成分可以提高铁丝的硬度和强度，从而提高抗金属疲劳能力。
##晶体结构 1. 晶体结构是影响铁丝抗金属疲劳性能的重要因素之一。
2. 铁丝的晶体结构应控制在均匀、细小的晶粒尺寸范围内。
3. 均匀、细小的晶粒尺寸可以减少晶体结构中的缺陷和断裂点，提高铁丝的抗金属疲劳能力。
##导电性能 1. 良好的导电性能是铁丝抗金属疲劳的必备条件。
2. 铁丝应具备良好的导电性能，确保电流在铁丝中的流动效果良好。
3. 良好的导电性能可以减少电流在铁丝中的阻抗，减少金属疲劳的可能性。
##结论铁丝抗金属疲劳的原理涉及表面处理、化学成分、晶体结构和导电性能等多个方面。
只有在这些方面都得到合适的控制和优化，才能提高铁丝的抗金属疲劳能力。
通过对铁丝抗金属疲劳原理的深入研究，可以为材料研究领域提供宝贵的参考和指导。
##进一步探讨材料疲劳的机制材料疲劳是指在循环应力作用下，由于内部微观结构和晶体缺陷的变化，导致材料强度和韧性逐渐下降的现象。
在铁丝抗金属疲劳的原理中，我们还可以进一步探讨以下机制：###位错滑移位错滑移是金属材料在外力作用下发生塑性变形的主要机制之一。
位错是晶体中的一种缺陷，它是晶体中原子排列的畸变区域。
在循环应力作用下，位错会沿着晶体中的滑移面移动，导致铁丝的塑性变形。
这种位错滑移不断重复，会导致材料的屈服强度下降，从而增加金属疲劳的风险。
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Transport properties and anomalous fatigue effect of Ag/Bi0.9La0.1FeO3 /La0.7Sr0.3MnO3 heterostructures∗
Gao Rong-Li(高荣礼)a)b) † , Fu Chun-Lin(符春林)a) , Cai Wei(蔡 苇)a) , Chen Gang(陈 刚)a) Deng Xiao-Ling(邓小玲)a) , Yang Huai-Wen(杨怀文)b) , Sun Ji-Rong(孙继荣)b) , and Shen Bao-Gen(沈保根)b)
a) School of Metallurgy and Materials Engineering, Chongqing University of Science and Technology, Chongqing 401331, China b) Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics and Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China (Received 2 May 2014; revised manuscript received 14 May 2014; published online 23 July 2014)
∗ Project
suppoห้องสมุดไป่ตู้ted by the Knowledge Innovation Project of the Chinese Academy of Sciences, the Beijing Municipal Natural Science Foundation, the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 51102288 and 51372283), the Natural Science Foundation Project of Chongqing, China (Grant No. CSTC2012jjA50017), and the Cooperative Project of Academician Workstation of Chongqing University of Science & Technology, China (Grant Nos. CKYS2014Z01 and CKYS2014Y04). † Corresponding author. E-mail: gaorongli2008@ © 2014 Chinese Physical Society and IOP Publishing Ltd /cpb
Keywords: transport properties, fatigue effect, switching, heterostructure PACS: 77.22.Ej, 77.84.–s, 77.55.Nv, 77.90.+k DOI: 10.1088/1674-1056/23/9/097702 than Fe2+ ions, are the main cause of high leakage current in BFO films. [11–14] It has been proposed that the VOs in BFO could be effectively reduced through the addition of chemical dopants and, in particular, La dopant. Doping at the Bi site could improve the crystallization and reduce the leakage of BFO. [15,16] Sandwiching BFO between two ferromagnetic metals may result in tunneling magnetoresistance and electroresistance, which could be controlled by both electric and magnetic fields, giving rise to a four-state memory device. [17,18] Therefore, BFO is a very important information storage material for fabricating future high-density magneto– electric random access memory. In the present work, the influence of the pulse voltage on the switching behavior of BFO thin films has been studied, and both the resistive switching and the rectifying behavior in BFO thin films were found to depend strongly on the voltage. However, until now there have been few studies of the training effect on the resistive switching and the change of resistance, especially in a case where the voltage is smaller than the coercive electric field in the I –V sweeping model. In this paper, we report the resistance switching and electrical properties, as well as an abnormal training effect. Bipolar resistive switching has been observed in a Ag/Bi0.9 La0.1 FeO3 /La0.7 Sr0.3 MnO3 sandwiched structure without any electroforming step. Based on the analysis of the transport characteristics during the switching, we discuss the switching mechanism, training characteristics, and the physical origin of volatility in the structures.
1. Introduction
In recent years, BiFeO3 (BFO) has been extensively investigated due to its multiferroic properties and its potential applications in memory and magnetoelectric devices. [1,2] BFO is currently the most investigated multiferroic material that shows magnetoelectric coupling effects. [3,4] In particular, BFO is of considerable interest as a lead-free ferroelectric (FE) capacitor for commercial random access memories (FRAMs). [5,6] Resistive switching has been reported recently in BFO thin films, [7,8] the multiferroic properties of which have been intensively investigated. [9,10] However, a number of critical challenges remain and these need to be overcome before BFO-based thin films can be utilized for future memory devices. These challenges include lowering their leakage current, lowering their coercive field, and improving their reliability, particularly their resistance to fatigue. It is, therefore, interesting to study the resistive switching behavior and fatigue effect in BFO thin films in order to guide the design of multifunctional devices by combining ferroelectricity, ferromagnetism, and charge conduction. There have been many reports on the multiferroic properties and resistive switching behavior of BFO; however, only a few have focused on its fatigue, especially when “trained” by I –V cycles. Moreover, from a technological point of view, one of the main problems which could limit the applications of this material is the high leakage current density. It has been reported that the existence of oxygen vacancies (VOs ), rather