SPS法制备四元合金ZnxBi0.5Sb1.5-xTe3（x=0．05-0．4）的微观结构与电学性能

采用放电等离子火花烧结法(SPS)制备四元ZnxBi0.5Sb1.5-xTe3(x=0.05～0.4)(摩尔分数,下同)合金,得出当Zn的量为0.05时,材料的电导率出现最大值,室温附近其值为2.5×104Ω-1·m-1,大约是三元Bi0.5Sb1.5Te3合金的1.35倍.在同温度下,功率因子p值也取得最大值(1.65×10-3W·m-1·K-2),而三元Bi0.5Sb1.5Te3合金的功率因子p值为1.35×10-3W·m-1·K-2.在该合金中用Zn替代Sb元素后,合金的微结构逐渐随Zn的含量发生变化.     

碳热法生产稀土硅化物合金的物料性质(Ⅰ)——热物性参数与电阻率

用非稳态热线法测定了碳热法生产稀土硅化物合金原料的导热系数 ,用激光脉冲法测定了稀土硅化物合金的导热系数、热扩散系数和比热容。在 2 88～ 1 573K内 ,原料的导热系数与温度的关系可表示为 :λ =2 .56×1 0 - 2 7.8× 1 0 - 4 T(W·m- 1 ·K- 1 ) ;在 2 88～ 1 2 73K内 ,稀土合金的导热系数与温度的关系可表示为 :λ =1 4.30- 7.4× 1 0 - 3 T(W·m- 1 ·K- 1 )。还测定了原料中两种稀土配碳团块在 773K和 1 2 73K焙烧后的电阻率。     

热压快速凝固Fe0.92Mn0.08Six半导体的热电性能

采用快速凝固和热压的方法制备了p型热电材料Fe0.92Mn0.08Six(x=1.9, 2.0, 2.1, 2.3, 2.5).X射线衍射分析表明,热压试样退火24 h后,完全转变为β半导体相.所有试样的致密度均高于90%.测量试样的电学性能发现,原料配比为Fe0.92Mn0.08Si2.1的试样在整个测量温度范围内的功率因子最大,550℃时达到了400 μW·m-1·K-1以上.     

K+掺杂改性的Ca3Co4O9基氧化物热电性能

用溶胶-凝胶法和放电等离子烧结(SPS)制备了层片状结构的(Ca1-xKx)3Co4O4陶瓷,烧结块体相对密度可达97%～99%.XRD(X-ray Diffraction)和SEM(Scanning Electronic Microscope)分析结果表明当K的掺杂量x＜0.08时为单一的Ca3Co4O9相,SPS烧结可以使样品带有一定的织构取向.在室温至700℃的范围内测量了不同K掺杂量时样品电导率和Seeback系数,测试结果表明,当K的掺入量小于0.06时,随着掺入量的增加,可以显著提高样品的电导率(400℃～700℃)和Seebeck系数.其中,700℃时(K0.06Ca0.94)3Co4O9样品的功率因子P=4.43×10-4W·m.-1K-2,与Ca3Co4O9(P=3.51×10-4W.m.-1K-2)相比提高了26.2%,表明K掺杂是改善Ca3Co4O9高温热电性能的有效途径之一.     

Ti3Si（1-x）AlxC2在900℃～1300℃空气中的氧化行为

热压摩尔比为n(TiC)n(Ti)n(Si)n(Al)=2110.2混合粉末制备的Ti3Si(1-x)AlxC2(0＜x≤0.16)材料在900℃～1 300℃空气中的恒温氧化行为遵循抛物线规律,但在1 200℃和1 300℃是一个两步抛物线过程.随着温度升高,氧化抛物线速率常数kp从900℃的2.45×10-10 kg2·m-4·s-1增大到1 300℃的5.71×10-9 kg2·m-4·s-1,计算的氧化活化能为110 kJ·mol-1±10kJ·mol-1.弥散分布在基体中的Al改变了Ti3SiC2材料的氧化机制,使试样表面形成由大量α-Al2O3和少量TiO2与SiO2组成的致密氧化层,从而提高了材料的抗氧化性.     

TiO2掺杂SmTaO4陶瓷热物理性能研究

热障涂层是燃气轮机高温部件保护的重要材料之一,SmTaO4陶瓷具有优异的高温相稳定性和力学性能,有望成为新型热障涂层材料。本研究采用固相法制备TiO2掺杂SmTaO4陶瓷,研究结果表明：掺杂TiO2未改变SmTaO4陶瓷晶体结构,样品均为单斜相,掺杂2% mol TiO2的SmTaO4陶瓷烧结过程中出现的第二相为Sm0.33TaO3;随着TiO2含量增加,SmTaO4陶瓷的热导率先下降后上升,当TiO2掺杂含量为2%时,热导率最低为1.42W?m?1?K?1,低于SmTaO4（1.59W?m-1?K-1,900℃）,与7-8YSZ相比（2.1~2.7 W?m?1?K?1,100~900℃）下降了近30%。掺杂2%TiO2的SmTaO4陶瓷热膨胀性系数最大值为10.8×10-6K-1,大于YSZ（~10.0×10-6K-1）和SmTaO4（9.62×10-6K-1,1200℃）,与纯SmTaO4相比,TiO2掺杂提高了SmTaO4陶瓷的热膨胀系数。因此,TiO2掺杂SmTaO4陶瓷有望作为新型热障涂层材料使用。     

热压烧结Ti3AlC2材料的制备、结构与性能研究

采用热压工艺研究了不同工艺制度和原料中不同的Si含量对Ti3AlC2合成的影响.研究表明在1 300℃～1 500℃,30MPa压力和Ar气氛中热压摩尔比为n(TiC)n(Ti)n(Al)n(Si)=2110.2的混合粉末,可以得到纯度达98%(质量分数)以上的致密块体Ti3AlC2材料;添加的Si均匀分布在基体中,形成固溶体,当添加Si的摩尔比为0.2时,固溶体的化学式为Ti2 76Al0 78Si0.22C2.烧结试样的晶体为层片状结构,1 300℃和1 400℃时,烧结试样的晶粒尺寸分别为10μm～15μm和20μm～30μm.材料的维氏硬度为3.3 GPa～5.0 GPa,弹性模量为289 GPa,抗压强度为785 MPa,抗弯强度为375 MPa,断裂韧性为7.0 MPa·m1/2;25℃时,电导率为3.1×106 S·m-1,热容为125.4 J/mol·K,热导率为27.5 W/m·K;热膨胀系数为8.8×10-6 K-1.     

Fe—Sm—Si热电合金的电学特性

采用悬浮熔炼法制备了Fe-Sm-Si热电合金材料,并研究了其电学输运特性。实验表明:在Fe1-xSmxSi2合金中,Sm为n型掺杂元素,Sm轻掺杂时,试样仍为p型,随着Sm量的增加,试样的Seebeck系数和功率因子都降低;Sm含量x 0.4的高Sm硅化物试样为n型,其中,热电性能最好的试样成分为Fe0.6Sm0.4Si2,其电阻率在10-5W穖数量级,而Seebeck系数仍达到80 mV稫-1左右。其机理被认为是由于Sm的4f层电子的贡献。     

复合助剂对低温常压烧结AIN性能的影响

研究了Y2O3,LiO2,CaO烧结助剂对AlN陶瓷常压烧结致密度和性能的影响。结果发现,同时添加Y2O3,LiO2,CaO作为助剂,在1600℃低温烧结就能获得具有高致密度、较小的晶粒尺寸(1μm~4μm)、较高的抗弯强度(331MPa)、断裂韧性(3.8MPa·m1/2)及导热率(118W·m-1·K-1)的AlN陶瓷。     

S含量对3%Si钢在α+γ双相区高温脆化的影响

研究用的3个3%Ｓｉ电工钢均含Ｃ007%、Ｓｉ32%、Ｍｎ006%,而Ｓ含量分别为0004%、001%和002%。真空熔炼的钢锭经过1400℃×720ｓ固溶均质化热处理后热轧成13ｍｍ厚板,然后加工成8ｍｍ×180ｍｍ的棒材制成试样。试样经1350℃×900ｓ热处理后以10ｓ-1的变形速度拉伸加工,随...     

含钌热电材料研究进展

热电材料是能够利用固体内部载流子运动实现热能和电能直接相互转换的功能材料,其转换效率取决于材料的热电优值ZT。介绍了几种典型的钌基合金的晶体结构特征及其热电性能,论述了钌掺杂对合金热电性能的影响规律,阐述了含钌热电材料研究现状。     

M-Rh-O热电材料的研究进展

综述了La-Rh-O、Bi-Rh-O、Cu-Rh-O、Ca-Rh-O、Zn-Rh-O、Li-Rh-O系列铑基氧化物热电材料的最新研究工作,分析其晶体结构、制备方法、元素掺杂对热电性能的影响,认为铑基氧化物热电材料是目前很有潜能的新型热电材料。     

热电材料研究进展

热电材料是能够使热能与电能直接相互转化的材料，它的出现为制造无污染、无机械运动、高效率的发电和制冷设备提供了广阔前景。随着环境和能源问题日益突出，热电材料越来越受到人们重视。在其发展过程中热电材料涌现出诸多种类，本文对热电材料近年来研究进展进行了介绍和简要评述。     

Effect of GaSb Addition and Sb Doping on the Thermoelectric Properties of Mg2Si0.5Sn0.5 Solid Solutions

利用B2O3助熔剂法结合热压法制备了Mg2Si0.487-2xSn0.5(GaSb)xSb0.013 (0.04 ≤ x ≤ 0.10)固溶体。X射线衍射结果表明样品呈单相。Sb掺杂有效提高了样品的电导率。随温度升高,Mg2Si0.487-2xSn0.5(GaSb)xSb0.013 (0.04 ≤ x ≤ 0.10)样品的电导率降低而塞贝克系数升高。随GaSb含量的增多,样品的电导率呈现出先增大后减小的变化趋势。所有样品中Mg2Si0.287Sn0.5(GaSb)0.1Sb0.013具有最低晶格热导率,其室温晶格热导率比Mg2Si0.5Sn0.5[11]低15%。由于电导率较高使Mg2Si0.327Sn0.5(GaSb)0.08Sb0.013具有最高热电优值,在720 K达到0.61,显著高于基体Mg2Si0.5Sn0.5[11]的最高热电优值0.019     

悬浮熔炼制备Half-Heusler合金Zr1-xTixNiSn0.975Sb0.025及其热电性能

采用悬浮熔炼法合成了Zr1-xTixNiSn0.975Sb0.025(x = 0, 0.15, 0.25, 0.5)基Half-Heusler热电材料,X射线衍射结果表明所制备合金为单相.相对于常规方法,悬浮熔炼显著缩短了制备Half-Heusler合金的时间.同时研究了Ti取代及不同热压条件对材料热电性能的影响.结果表明:ZrNiSn0.975Sb0.025合金进行A位取代可降低材料的热导率,而不会明显影响其热电性能.致密度可以影响材料的热电性能,适当的热压条件可以使合金的ZT值达到最大,约为0.45.     

N型YbxCo4Sb12热电材料及涂层的制备与性能研究

采用熔融-退火-放电等离子烧结工艺制备了YbxCo4Sb12（x=0.27，0.28，0.29）合金块体样品。XRD、SEM、EDS分析表明，成功合成了Yb掺杂的单相CoSb3热电材料。当Yb含量从0.27上升至0.29，材料的功率因子随温度的升高呈现先上升后下降趋势，热导率则先下降后上升。由于相对较高的功率因子1815 μWm-1K-2以及较低的热导率2.23Wm-1K-1，合金Yb0.29Co4Sb12在773K时获得较高的ZT值0.62。以磁控溅射法对N型热电元件Yb0.29Co4Sb12进行Al-Ni防护涂层溅射，SEM、EDS表明涂层与基底结合良好，经涂层防护后的Yb0.29Co4Sb12元件热电性能稳定性较好。以钎料Ag40Cu60对热电元件Yb0.29Co4Sb12与电极片Mo50Cu50的接头进行焊接行为研究，发现界面处结合良好，界面处Co、Sb、Yb、Mo等元素未发生严重扩散。     

AgxPbmSbSem＋2纳米-微米复合热电材料的制备及其性能

以硝酸铅、硝酸银、硝酸锑、硒粉为原料，硼氢化钾为还原剂，水热合成出AgxPbmSbSem＋2（m=10，14，18，x=1，0．85）纳米粉末。X-射线衍射分析表明粉末均呈NaCl型晶体结构，粒径在20～60nm之间。采用无压烧结的方法制备了热电块体材料。扫描电子显微镜观察表明烧结体由纳米和微米两种晶粒组成，前者被包裹在后者内，试样的相对密度大于90％，最高的达96．3％。详细研究了不同成分的试样在同一烧结条件下的体积收缩、烧失量和气孔率，测试了Ag0.85Pb18SbSe20从室温至450℃的热电性能。其Seebeck系数随温度提高单调增加，450℃时达到275μV／K;电导率随温度提高先增加后降低，165℃时达到最大值：196Ω^-1cm^-1。     

新型高效热电材料研究进展

热电材料是一种集发电与制冷两种功能于一身的新型功能材料,已经成为21世纪新型功能材料研究领域的热点。概述了热电材料的发展历史,阐明了热电效应的理论基础,新型高效热电材料的发展现状及发展趋势,并对如何提高热电材料的优值系数及热电转化效率进行了分析。     

Na_(1.4)Co_2O_4基热电材料的溶胶-凝胶法制备及表征

采用溶胶-凝胶法制备了掺杂Sr, Li和Cu的Na_1.4Co₂O₄基热电材料, 采用XRD分析了Na_1.4Co₂O₄基热电材料的相组成.通过DTA-TG曲线确定材料的预烧结和终烧结温度分别为450和850 ℃. 研究了掺杂量对Na_1.4Co₂O₄基材料电阻率、Seebeck系数和功率因子等热电性能的影响. 结果表明, 掺杂Li可降低Na_1.4Co₂O₄的电阻率, 掺杂 Sr和Cu使材料的电阻率增加; 掺杂Li和Cu可大幅度提高Na_1.4Co₂O₄的Seebeck系数和功率因子; 掺杂Sr的改善效果不显著, 掺杂Li的效果最好; 当Li掺杂量为0.40, Na_1.4Co₂O₄基热电材料的功率因子在15℃时达到最大值 7444.73 μW?m^-1?K^-2.     

热电材料的最新进展

本文首先介绍了热电材料的基本原理,分析了热电材料的研究现状及提高热电材料的几种途径,评述了热电材料研究的最新进展。