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Phase transition by nanoindentation in a relaxor ferroelectric single crystal PMN-0.3PT: A phase-field investigation

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作者
Changjun Qi,Yixuan Jiang,Xingzhe Wang,Christopher S. Lynch
出处
期刊:Journal of Applied Physics [American Institute of Physics]
卷期号:131 (24) 被引量:6
标识
DOI:10.1063/5.0090419
摘要

Nanoindentaiton testing has revealed pop-in events in load–displacement curves of relaxor single crystal PMN-0.3PT ferroelectric materials that occur when the indentation depth is small (e.g., dozens of nanometers). Although there has been speculation of an occurrence of phase transition, there is a relative lack of investigation on the domain evolution associated with the phase transition when the pop-in events appear. In the present study, nanoindentation of this material was systematically modeled using phase-field simulations, which capture the domain and phase evolution of a PMN-0.3PT ferroelectric single crystal. The results, qualitatively similar to the experimental results, revealed details of the contribution of phase transformations to pop-in events. The influence of indenter shape, size, and external electric field on the pop-in event was also examined. This work provides a computational evaluation of the effects of the phase transition mechanism in ferroelectric materials under nanoindentation and gives insight into local mechanical loading effects on these electromechanically coupled crystals.

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