熔煉法制備Bi2Te3系熱電材料及性能研究.pdf

1、能源短缺和環(huán)境問題已成為制約世界各國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步的主要障礙。作為一類重要的能源轉(zhuǎn)換材料,熱電材料近年來受到了人們廣泛的關(guān)注和高度的重視。Bi2Te3系化合物作為一種重要的熱電材料,具有制冷快、體積小、無機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件、無振動(dòng)、無噪音等獨(dú)特優(yōu)勢(shì),已經(jīng)在航空航天、國(guó)防軍工、生物醫(yī)療、電子技術(shù)、能源環(huán)保等眾多領(lǐng)域得到了大力的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。工業(yè)上最常用的是單晶Bi2Te3系塊體合金,但其生產(chǎn)周期長(zhǎng)、能耗高、機(jī)械加工性能差。近年來新興的熱

2、壓法、等離子活化燒結(jié)等粉末冶金工藝雖然成型速度快、材料性能好,但是其研究?jī)H處于實(shí)驗(yàn)室階段,無法應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。在對(duì)Bi2Te3系化合物的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行詳細(xì)調(diào)研的基礎(chǔ)上,本文開展了真空熔煉工藝制備Bi2Te3系塊體熱電材料及其熱電性能的研究。
　　研究中采用真空熔煉工藝制備了Bi2Te3系塊體合金,利用X射線衍射(XRD)、場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(FE-SEM)、環(huán)境掃描電子顯微鏡(E-SEM)、EDAX等多種分析測(cè)試手

3、段研究了合金樣品的物相、成分及微觀形貌。通過TC-7000激光熱常數(shù)測(cè)試儀和HGTE-Ⅱ型熱電參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)分別對(duì)樣品的熱導(dǎo)率及電阻率ρ和Seebeck系數(shù)α進(jìn)行了測(cè)試。
　　通過改變真空熔煉過程中的冷卻速率、保溫時(shí)間、熔池?cái)嚢璧裙に噮?shù),探索各個(gè)工藝參數(shù)對(duì)樣品的影響,得到了以下結(jié)果:
　　1)冷卻速率越大,樣品中富Te單相析出量越大。當(dāng)冷卻速率增大到空冷時(shí),通過FE-SEM明顯觀察到微觀縮孔和富Te相。熱電性能分析表明隨冷卻