[发明专利]一种使铁电材料获得大伪塑性变形的方法

说明书

本发明提供了一种使铁电材料获得大伪塑性变形的方法，包括：在应力作用下，将铁电材料进行先升温再降温的热处理，所述先升温再降温的热处理的峰值温度高于所述铁电材料的低对称性相到高对称性相的相变温度。本发明提出了一种铁电材料在施加外力下实现大的可恢复的类塑性变形的方法，可操作性强、工艺较为简单，小应力的作用可有效降低陶瓷破裂的风险；产生的伪塑性变形量可完全恢复，可重复利用率较高；填补了小应力应用场合的材料选择；丰富了高温、腐蚀等极端条件下应力缓冲器、驱动器应用结构陶瓷的选择范围，尤其是小应力范围应用的情况。

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，尤其涉及一种使铁电材料获得大伪塑性变形的方法。

背景技术

陶瓷材料以其耐高温、耐腐蚀、高弹性模量的特性，在高温、腐蚀环境的应用中有着独特的优势，比如高温、腐蚀极端的条件下缓冲器、驱动器方面的应用。对于一些应用，应力作用下的变形量是一个重要的指标，尤其是伪塑性变形量，比如形状记忆陶瓷的应用。伪塑性变形描述了材料在卸去外力作用时留下的残余变形可在后续热处理过程恢复的行为。但是，在过去几十年的研究进程中，这类应用可选择的材料种类很有限，主要集中在氧化锆基、铌酸镧等氧化物陶瓷体系，原因是大多陶瓷材料在外力作用下主要经历弹性形变，难以产生塑性或伪塑性形变。陶瓷产生伪塑性变形需要具有一些特殊的物理机制的特殊体系，比如具有马氏体相变的ZrO₂基陶瓷，高温烧结好的ZrO₂基陶瓷在室温附近是马氏体，在外力作用下，马氏体发生不可逆的应力致取向，应力卸去后，发生取向的马氏体不会恢复原来的状态，陶瓷以残余变形的方式表现出结构的变化。在低于奥氏体-马氏体转变温度的附近温度范围内，这种残余变形达到最大，热处理存在残余变形的陶瓷到其马氏体-奥氏体相变温度时，因陶瓷内发生从马氏体到奥氏体的转变，陶瓷中的残余变形开始恢复，这是因为，这类材料发生变形时没有涉及常规塑性变形中的滑移过程，表现出对变形前的结构状态的记忆的现象。但是，除了上述几种材料，实际中能够实现大的伪塑性形变的陶瓷种类却十分稀少。

铁电材料是一类典型的功能陶瓷材料，它的研究和应用方向集中在介电、压电、热释电等应用领域。一些铁电材料具有铁弹性，在外力下可以产生塑性或者伪塑性形变，但其形变量一般很小，相应地铁电材料伪塑性变形的研究很少。铁电材料的种类繁多，可选择材料范围性大，如果能够在铁电材料中产生较大的伪塑性变形，那么可以扩展铁电材料的功能性，比如在在形状记忆材料方面的应用，同时丰富结构陶瓷材料的种类。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种使铁电材料获得大伪塑性变形的方法，本发明提供的方法能够使铁电材料获得较大的伪塑性变形。

本发明提供了一种使铁电材料获得伪塑性变形的方法，包括：

在应力作用下，将铁电材料进行先升温再降温的热处理，所述先升温再降温热处理的峰值温度高于所述铁电材料的低对称性相到高对称性相的相变温度或铁电相到顺电相的相变温度，铁电材料获得伪塑性变形。

优选的，所述应力＜1GPa。

优选的，所述应力使铁电材料的应变＜15％。

优选的，所述铁电材料为板条状或柱状。

优选的，铁电材料获得伪塑性变形后还包括：

将获得伪塑性变形的铁电材料加热至相变温度以上，消除铁电材料的伪塑性变形；所述相变温度为铁电材料的低对称性相到高对称性相的相变温度或铁电相到顺电相的相变温度。

优选的，所述应力的施加方法包括：

将所述铁电材料置于支撑结构上，然后施加应力。

优选的，所述铁电材料包括钛酸铋钠基陶瓷、锆钛酸铅陶瓷和钛酸钡陶瓷中的一种或者几种。

优选的，所述升温的速度＜500℃/min；。

所述降温的速度＜500℃/min。