(Bi2Te3)0.90(Sb2Te3)0.05(Sb2Se3)0.05熔炼冷压烧结材料的制备及其热电性能的研究

本文采用熔炼冷压烧结法制备了n型赝三元(Bi2Te3)0.90(Sb2Te3)0.05(Sb2Se3)0.05熔炼冷压烧结热电材料,分析了材料的微观结构并测试了材料的热电性能.研究表明:烧结有利于提高材料的热电性能;n型赝三元熔炼冷压烧结热电材料的热电性能沿垂直于冷压压力方向存在优化取向.     

大尺寸赝三元半导体致冷材料的制备与性能

采用垂直区熔法制备了优值较高、利用率较大的直径为27mm的大尺寸P和N型Bi2Te3-Sb2Te3-Sb2Se3赝三元取向晶锭.并测试了其温差电性质,分析了制备条件对其影响.     

N型赝三元热压热电材料的微观结构和电学性能

通过熔炼/研磨技术和热压方法制备N型赝三元热压块体材料.通过SEM和XRD研究了由不同粒度粉末制备的热压块体材料的微观结构,在室温条件下测量了热压材料样品的电学性能.结果表明热压块体材料在微观结构和电学性能上存在各向异性,从而预示能够在增强材料机械强度的同时提高其热电性能.     

不同表面活性剂制备n型Bi2Te3热电材料

分别使用P123(聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物)、PVP(聚乙烯吡咯烷酮)和EDTA(乙二胺四乙酸)为模板剂采用水热法合成n型Bi2 Te3热电纳米粉体,通过放电等离子烧结技术(简称SPS)将粉体烧结成块体样品.利用XRD、SEM、ZEM-3以及激光导热仪等对制备的样品进行物相、形貌及热电性能表征.结果显示:三种模板剂制备的Bi2 Te3纳米颗粒大部分呈片状,其中PVP制备的纳米片最为规整,EDTA制备的纳米片大小不均一,P123制备的纳米片夹杂有棒状和团聚饼状的形貌;XRD表征显示所制备粉体均为纯Bi2 Te3相,没有其它杂质.对块体样品的热电性能研究发现:由于Bi2 Te3具有独特的层状结构,会对载流子和声子的传输产生影响,造成所制备块体样品垂直于压力方向的ZT值要大于平行于压力方向的ZT值;采用PVP模板剂制备Bi2 Te3样品的热电性能最高,在温度为480 K时,ZT值达到0.33.     

传统合金型热电材料研究进展

随着热电材料制备方法的多样化和性能表征手段的具体化,合金型热电材料以其优异性能在众多热电材料中脱颖而出,成为拥有高热电性能和高转换率的热电材料.主要介绍了根据适用温度划分的三类传统合金型热电材料:低温热电材料Bi2 Te3、中温热电材料PbTe和高温热电材料SiGe,重点归纳总结了金属合金热电性能优化方法,最后概述了其实际应用领域并展望其未来的发展前景.     

赝三元热电烧结体材料制作技术的研究

本文以区熔法生长的Ｂｉ２Ｔｅ３－Ｓｂ２Ｓｅ２Ｔｅ３高估值系数赝三元半导体致冷晶体为原料，采用冷压成型，在３８０－４４０℃条件下，经５ｈ烧结处理，可获得高致密度和高强度的半导体致冷器用烧结体材料。这种材料从根本上克服了取向晶体沿生长轴方向发生劈裂和解理现象。     

热压工艺参数对N型(Bi2Te3)0.90(Sb2Te3)0.05(Sb2Se3)0.05热电材料电学性能的影响

通过熔炼/研磨/热压方法制备了N型(Bi2Te3)0.90(Sb2Te3)0.05(Sb2Se3)0.05热压合金样品,测量了由不同工艺参数(热压温度、热压压力)制备的样品的Seebeck系数和电导率.分析了热压参数对热电性能产生的影响.特别是发现了在实验压力范围内增加热压压力会使热压样品的Seebeck系数和电导率都有所提高,这与Seebeck系数和电导率通常变化趋势相反的规律有显著差异,其结果对热压样品的电学性能提高有积极的影响.     

基于第一性原理的AlGaN合金热电性质研究

热电材料能够实现热能与电能的转换,在缓解能源危机领域起着很重要的作用.目前热电材料的研究主要集中在Bi2Te3,PbTe等由重金属组成的化合物半导体和合金材料上,存在有毒有害物质,并巨一般只能应用在较低温度区域,因此新型热电材料成为目前热电领域研究的热点.论文基于第一性原理和玻尔兹曼输运理论对不同组分和不同导电类型AlGaN材料的电子结构和热电性质进行了研究.电子结构计算结果表明随着Al组分的提高,AlGaN的禁带宽度不断的增大,并巨AlGaN的能带结构存在能谷汇聚的现象,这种能谷汇聚可以有效的提高材料的塞贝克系数.热电性质计算结果表明AlGaN材料的ZT值随着Al组分的增加先增加后降低,在Al组分为0.5时ZT值最高,相对于GaN的ZT值可以提高70;以上;P型AlGaN 的热电性质要优于N 型AlGaN 材料,P型Al0.5Ga0.5N 材料的ZT值在1100 K时最高可以达到0.077,N型的Al0.5Ga0.5N材料的ZT值在相同温度时大约为0.037.     

Co掺杂β-FeSi2化合物的热电性能及电子结构的第一性原理研究

采用机械合金化结合后续热处理成功制备出Fe1-xCoxSi2化合物,探讨Co掺杂对化合物热电性能的影响;利用基于密度泛函理论赝势平面波方法对Co掺杂前后β-FeSi2的电子结构进行计算。结果表明:Co元素掺杂量x应控制在0～0.05之间;β-FeSi2的费米面位于价带顶,其电阻率随温度升高而降低,为非简并半导体;Co掺杂后费米面进入导带底,使其成为n型简并半导体,电阻率较掺杂前大幅度降低;本实验条件下,热电性能检测发现,当x=0.03,温度873 K时,试样的功率因子达到最大值为60μW.m-1.K-2。     

Ti3Al含量对TiC/(Ti3Al+ZrO2)陶瓷复合材料晶粒生长及性能的影响

采用机械合金化和热压烧结制备了TiC/(Ti3Al+ZrO2)复合材料.研究了1550℃烧结温度下,不同Ti3Al含量(10、15、20、25;质量分数)对复合材料烧结及力学性能的影响.结果表明:随着Ti3Al含量的增加,烧结体致密化程度提高,抗弯强度和硬度相应提高,但当Ti3Al超过一定量时,强度、硬度又有所降低.     

液相沉淀法制备硅酸镥粉体的研究

将氯化镥溶液滴加至硅酸钠溶液中制备出的沉淀,经过滤、陈化及烘干后对其进行XRD成分及SEM显微形貌的分析,结果表明粉体除少量杂质外,其主要成分都是由硅酸镥构成,而经烘干研磨后的粉体颗粒呈球形,将采用液相沉淀法与固体混合焙烧法所制备出的两种粉体进行了对比发现,采用前者可以不经高温煅烧就可以得到较纯硅酸镥,而后者在较高温度下煅烧后仍有大量原料残余,而且从颗粒尺寸、粉体形状以及烧结性能上来液相法制备出的粉体看都优于固相法.     

Graphene/ZrO2复合陶瓷材料的热导性能研究

采用3Y-ZrO2粉体和石墨烯(Graphene)为原料,利用放电等离子体烧结技术(SPS),烧结制备了Graphene/ZrO2复合陶瓷材料.利用SEM、HRTEM、XRD、激光热导仪等研究了烧结温度和石墨烯含量对Graphene/ZrO2复合陶瓷材料的显微结构、物相和热传导性能的影响.研究结果表明,引入石墨烯不但可以抑制ZrO2晶粒的生长,而且对复合材料的热传导性有着显著的影响;相对于单相ZrO2陶瓷,随着石墨烯的引入, Graphene/ZrO2复合陶瓷材料扩散系数反而降低,其原因可以归结于三个方面:首先,石墨烯含量比较低(0.5~1.5wt;),其次,石墨烯与ZrO晶粒界面处产生的强声子散射作用导致热导下降,最后是Graphene/ZrO2复合陶瓷材料没有完全致密.     

商洛钒尾矿烧制轻质高强陶粒的研究

采用80wt;商洛钒尾矿为主要原料,加入钾长石、粘土为辅助原料,以SiC为发泡剂,制备性能优异的轻质高强陶瓷颗粒.采用单因素变量分析法研究钒尾矿含量、SiC添加量、烧成温度和保温时间对陶粒结构及性能的影响.研究结果表明:随着发泡剂SiC含量的增加、烧成温度的提高和保温时间的延长,陶粒的堆积密度和筒压强度均降低,吸水率均升高.最终加入2wt;SiC为发泡剂,在1125℃下保温30min制得堆积密度631kg/m3,筒压强度9.1MPa,吸水率3.1;的轻质高强陶瓷颗粒.     

凝胶注模成型Al2O3陶瓷的显微结构及力学性能研究

以Al2O3粉为原料,TiO2+MgO为烧结助剂,琼脂糖为单体,聚丙烯酸铵为分散剂,利用凝胶注模及无压烧结工艺制备了Al2O3陶瓷.研究了琼脂糖固化机制、烧结助剂作用机理以及琼脂糖含量对Al2O3陶瓷坯体及烧结体的显微结构及力学性能的影响规律.试验结果表明,琼脂糖利用内部氢键的结合,形成三维网络状结构,将Al2O3粉原位凝固成型.TiO2+MgO烧结助剂使材料实现了液相烧结机制,有利于降低材料的烧结温度及促进致密化进程.随着琼脂糖含量增加,坯体的致密度、坯体及烧结体的抗弯强度均呈先增大后减小趋势.当琼脂糖含量为0.5wt;时,Al2O3陶瓷的抗弯强度达到最大值.     

Effects of sintering temperature on microstructure and property evolution of Fe81Cu2Nb3Si14 soft magnetic materials fabricated from amorphous melt-spun ribbons by spark plasma sintering technique

Bulk Fe₈₁Cu₂Nb₃Si₁₄ soft magnetic materials were fabricated by spark plasma sintering (SPS) of amorphous powder, which was prepared by ball milling of melt-spun ribbons. Effects of sintering temperature on the evolution of microstructure and related properties were systematically investigated. Results show that the as-milled powders exhibit similar microstructure and thermal property in comparison with the original melt-spun ribbons. With an increase in the sintering temperature, the relative density, microhardness and saturation magnetization of the sintered samples improved obviously, but the coercive force decreased at the beginning and then increased with the increase of sintering temperature. The sintered samples exhibit typical soft magnetic characteristic. The desirable soft magnetic property of the sintered samples was achieved by SPS at 630 °C. Meanwhile, microstructure and densification behaviors of the sintered samples were also investigated.     

均相沉淀法制备γ-La2S3粉体及球形形貌控制研究

以La2O3和尿素为原料,丙三醇为分散剂,采用均相沉淀方法制备镧盐前驱体,并通过H2S硫化得到γ-La2S3粉体。采用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对镧盐前驱体和γ-La2S3粉末的结构和形貌进行表征。结果表明,当加热温度为95℃,尿素和La2O3的物质的量比为15∶1,V(丙三醇)/V(水)=1∶1,反应时间为3 h时,可制备出高纯、分散性好、球形γ-La2S3纳米粉体。     

MgTiO3对Mg2SiO4-SiC复相材料烧结性能的影响

在采用传统固相法预合成Mg2SiO4和MgTiO3粉体的基础上,在H2气氛下常压烧结制备了Mg2SiO4-MgTiO3-SiC复相材料。研究了Mg2SiO4和MgTiO3的最佳原料配比及MgTiO3的添加量、烧结温度、保温时间对复相材料烧结性能和相组成的影响。结果表明:Mg2SiO4粉的最佳Mg/Si物质的量比为2.02,MgTiO3粉的最佳Mg/Ti物质的量比为1,Mg2SiO4-MgTiO3-SiC复相材料的相组成为Mg2SiO4、MgTiO3和6H-SiC;MgTiO3的加入可促进材料烧结,最佳保温时间为1 h。     

NiO对镁铝尖晶石反应烧结性能的影响

本文以高纯电熔镁砂和煅烧活性氧化铝粉为原料,以氧化亚镍(NiO)为添加剂,通过传统固相烧结法制备镁铝尖晶石材料。将MgO和Al₂O₃粉按理论摩尔比1∶1进行配料,在体系中分别引入质量分数为0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%的NiO。利用X射线衍射(XRD)仪、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)对烧结后试样进行分析,研究了NiO的添加对MgAl₂O₄材料烧结性能、物相组成及显微结构的影响。结果表明:引入适量的NiO可以显著促进MgAl₂O₄相的形成以及晶粒的发育长大;在1 600 ℃时,当NiO含量低于1.5%时,NiO能完全溶入MgAl₂O₄晶格并优先取代Al³⁺,提高了MgAl₂O₄晶体内部的缺陷浓度,活化了晶格,从而促进MgAl₂O₄的烧结。当NiO含量高于1.5%时,其内部开始出现较多第二相NiO,阻碍了物质的迁移和传输,反而不利于MgAl₂O₄烧结性能的提高。