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DF: Dielektrische Festkörper

DF 4: Phasenüberg
änge

DF 4.4: Fachvortrag

Tuesday, March 27, 2001, 12:50–13:10, S18/19

Schädigungsmechanismen in Ferroelektrika — •Doru Constantin Lupascu, Jürgen Nuffer und Jürgen Rödel — TU Darmstadt, Material- und Geowissenschaften, Nichtmetallisch-Anorganische Werkstoffe, Petersenstr. 23, 64287 Darmstadt

Ferroelektrische Keramiken werden in einer Vielzahl von Anwendungen der Aktorik und Sensorik eingesetzt. Insbesondere in Ultraschallquellen und Vielschichtaktuatoren führt die zyklische elektrische Belastung zu einem frühzeitigen Versagen des Bauteils, bzw. des Werkstoffs und verhindert oder verteuert den großtechnischen Einsatz erheblich. Die Schädigung äußert sich primär in einer Reduktion der ferroelektrischen Hysterese, jedoch sind die Ursachen hierfür kaum erklärt. In dem Vortrag wird dargestellt, wie die Bewegung von Punktdefekten zu einer lokalen Agglomeration führt. Ab einem gewissen Grade der Agglomeration klemmt diese wiederum die Domänenbewegung durch die lokalisierte Ladung. Für vollständig geklemmte Domänen werden externe Felder aufgrund des Piezoeffekts direkt in mechanische Spannungen umgewandelt. Diese induzieren Mikrorissbildung die zum völligen Versagen der Keramik führen. SEM Bilder von angeätzten Agglomeraten, TEM Bilder von Mikrorissen, Spektren charakteristisch emittierter akustischer Emissionen und makroskopische Asymmetrien werden für die verschiedenen Schädigungsstadien vorgestellt. Der Einfluß der Elektrochemie und der Elektroden wird diskutiert.