(武汉大学土木建筑工程学院，湖北 武汉 430072)

0 引 言

铁电材料具有良好的力电功能转换率和比较大的力电耦合系数，被广泛用来制作微传感器、制动器等机敏器件。实际使用时，电荷载的作用会导致铁电材料的断裂行为和疲劳裂纹扩展行为，这限制了铁电材料更进一步的应用以及铁电材料器件性能的进一步提高。因此，研究铁电材料的电致疲劳裂纹扩展现象具有十分重要的意义[1～2]。

目前，研究人员对含贯穿裂纹的铁电材料的电致裂纹扩展现象进行了实验研究[3～8]。Liu等给出了不同电场强度下裂纹扩展长度随加载圈数变化的关系曲线[3～4]。蒋叶剑研究了试件宽度、电场和电场强度因子对铁电材料电致疲劳裂纹扩展的影响[5]。Westram等通过实验研究发现电场强度越大，应力强度因子越大，裂纹扩展速度越快[6～7]。Fang等研究了电场的频率、幅值和波形对铁电陶瓷试件电致裂纹扩展的影响[8]。以上的实验研究均是在常温下进行，而铁电器件也越来越多的应用于高温环境下，比如铁电材料用于汽车发动机的油料喷嘴时，不仅会受到力和电的作用，还要受到热载荷的作用，因此工业生产和设计急需了解温度对铁电材料电致断裂和电致疲劳的影响。因此我们自行搭建了加载和测量装置，并用它们研究了PZT压电陶瓷在不同温度下的电致疲劳裂纹扩展情况。

图1 实验装置示意图

1 实验材料和实验装置

1.1 实验材料

实验采用的是已经切割好的长条形PZT-5试件，尺寸为40 mm×5 mm×1.5 mm。……