【摘 要】
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Half-Heusler合金由于其稳定性好、机械性能高以及具有优异的热电性能,广泛应用于中温区的热电材料。目前,P型Half-Heusler材料ZT值达到0.9,N型Half-Heusler材料ZT值达到1.0,
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Half-Heusler合金由于其稳定性好、机械性能高以及具有优异的热电性能,广泛应用于中温区的热电材料。目前,P型Half-Heusler材料ZT值达到0.9,N型Half-Heusler材料ZT值达到1.0,但在模块领域研究很少。因此建立可靠的模块制备技术对推进Half-Heusler合金的广泛应用具有很大意义。本论文基于Half-Heusler合金特性,选择Ag72Cu28(at.%)焊料进行钎焊,研究钎焊温度和保温时间对Half-Heusler合金/Cu电极接头的界面结构、剪切强度和接触电阻的影响规律及机制。得到主要结论如下:钎焊温度和保温时间对P和N型Half-Heusler合金/Cu接头的界面产生明显影响。随着钎焊温度的升高和保温时间的增加,焊缝宽度均逐渐增加,其中N型伴随Ag3Sn金属间化合物形成,P型伴随伴随Ag3Sn和Cu4Ti金属间化合物形成。随着钎焊温度的升高和保温时间的延长,P和N型Half-Heusler合金/Cu接头的剪切强度均是先升高后降低,N型钎焊温度870°C,保温时间20 min时剪切强度最高达117MPa,P型钎焊温度870°C,保温时间20 min时最高达58MPa。随着钎焊温度的升高和保温时间的延长,P和N型Half-Heusler合金/Cu接头的接触电阻率均是先降低后升高,N型钎焊温度830°C,保温时间20 min时接触电阻率最低为3.08μ?·cm~2,P型钎焊温度830°C,保温时间20 min时接触电阻率最低为1.6μ?·cm~2。基于保证足够剪切强度前提下,接触电阻率尽量低的原则,优化出最佳钎焊工艺为钎焊温度830°C,保温时间20min。在钎焊温度830℃、保温时间20min钎焊工艺下制备4对P和N型Half-Heusler热电模块。
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