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Investigation of residual stress in lead-free BNT-based ceramic/ceramic composites

材料科学 复合材料 陶瓷 缩进 残余应力 复合数 各向异性 纳米压痕 铁电陶瓷 铁电性 烧结 电介质 物理 光电子学 量子力学
作者
Azatuhi Ayrikyan,Olena Prach,Neamul H. Khansur,Stephanie M. Keller,Shintaro Yasui,Makoto Itoh,Osami Sakata,Karsten Durst,Kyle G. Webber
出处
期刊:Acta Materialia [Elsevier BV]
卷期号:148: 432-441 被引量:29
标识
DOI:10.1016/j.actamat.2018.02.014
摘要

Ceramic/ceramic composite structures have been proposed as a method for optimizing the electromechanical response of lead-free ferroelectrics. Co-sintering of ceramic composites, however, results in internal residual stresses as well as interdiffusion. In this investigation, the interaction between a nonergodic relaxor ferroelectric 0.93(Bi1/2Na1/2TiO3)-0.07BaTiO3 and an ergodic relaxor ferroelectric 0.94Bi1/2(Na0.78K0.22)1/2TiO3-0.06BiAlO3 in a multilayered composite structure is presented. The interaction between the two end members was analyzed both chemically and mechanically. The interdiffusion was characterized by EDX measurements and directly compared to the local mechanical properties as determined by nanoindentation. Vickers indentation was used to demonstrate the internal residual stresses through the indentation crack length anisotropy. Mechanical and chemical data are contrasted to a micro-XRD analysis, which reveals a change in the crystal structure of both end-members, most likely due to changes in the A-site elements as a result of interdiffusion.
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