压电陶瓷,尤其是锆钛酸铅(PZT)系压电陶瓷具有成本低、制备工艺简单、电学性能优良等特性,在电子元器件及其设备中得到广泛的应用。然而,在压电陶瓷长期服役过程中,直流负载的作用下,陶瓷片会表现出漏电流升高,电阻值降低,即发生电退化现象。此类现象严重降低了压电陶瓷的使用寿命和可靠性。目前,压电陶瓷的研究主要是注重无铅化及性能优化等方向,关于压电陶瓷的长期服役失效理论缺乏研究。同时电退化过程中,黑斑的出现、黑斑的成长机制及其与电退化之间的关系缺乏相关研究。本课题从“软硬性掺杂对压电陶瓷电退化进程的影响”、“服役环境对PZT压电陶瓷自我回复及再退化的影响”、“被银样品与部分被银样品对电退化的影响”、“含铅与无铅陶瓷电退化过程对比”和“黑斑的微观组织形貌分析”等五个方面进行研究讨论。采用光学晶相显微镜(OM)和场发射扫描电子显微镜(SEM)观察黑斑截面的形貌,采用X射线衍射仪(XRD)和拉曼光谱仪对电退化前后压电陶瓷的相结构进行分析,研究内外因素对电退化过程中黑斑生长的影响、黑斑生长的微观机理、黑斑的组织形貌以及其与电退化之间的关系,得出以下结论:掺杂会加速压电陶瓷的电退化速率,且软性掺杂比硬性掺杂的电退化速率要快一些;高温度及高湿度和高场强的服役环境下,锆钛酸铅系压电陶瓷的电退化很快;在相同的工作环境下,留边样比不留边样的电退化速率要快,不留边样品在电退化过程中黑斑生长较为多,黑斑颗粒较大;有铅样品相对于无铅样品而言更易发生电退化;观察黑斑的微观组织形貌以及相结构的分析,解释黑斑的生长现象;上述的机理分析对完善电退化理论有一定的帮助。