Cu-Ni合金的制备及其热电性能优化研究

来源 :东南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ren_sir
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
Cu-Ni合金在常见合金中塞贝克系数最高,此外,还具有良好的力学性能、高温热稳定性、价格低廉等优势。但是,过高的热导率限制了其在热电领域的应用。因此,本文以Cu-Ni合金为研究对象,通过不同的制备加工工艺,包括室温轧制、甩带结合放电等离子体烧结、磁控溅射,引入晶界、位错、孔隙等散射中心,降低Cu-Ni的热导率,提高热电性能,主要研究成果如下:1)采用熔炼结合室温轧制技术制备了Cu-Ni热电合金。随着轧制变形量增大,热导率不断减小。当轧制变形量为94%时,由于晶粒细化、位错密度增大,晶界与位错散射增强,晶格热导率在573 K时下降了近90%,最终使得z T在573 K时达到最大值0.138,比室温轧制前提高了30.0%,同时,在细晶强化和形变强化的共同作用下,94%变形量的样品室温硬度达到198.9 HV,提高了115.7%。值得注意的是,室温轧制不仅能够有效提高Cu-Ni合金的热电及力学性能,同时成本较低、能够实现批量生产,是一种有望实现商业化的Cu-Ni热电材料加工工艺。2)采用甩带结合放电等离子体烧结技术(MS-SPS)成功制备了多孔Cu-Ni合金。与加入球磨(BM)后制备的样品相比较,无球磨的制备工艺有利于孔隙率的优化,更容易得到低热导率与高z T。在MS-SPS工艺中,当烧结温度由500℃下降到400℃,烧结压力由35 MPa下降到15 MPa时,热导率和电导率在573 K时分别降低了65.8%和48.0%,塞贝克系数提高了6.1%,z T提高了70.7%,最高可达0.239。综上所述,MS-SPS通过引入多种散射机制显著提高了Cu-Ni合金的热电性能,当烧结温度为400℃,烧结压力为15 MPa时,热电性能最优。3)采用直流磁控溅射在Si/SiO2衬底上制备了(111)择优取向且热电性能优异的二维纳米晶Cu-Ni薄膜。受到衬底的影响,功率因子可达39.95 m W m-1K-2,而且在晶界散射和界面散射共同作用下,Cu-Ni薄膜的热导率仅为6.4 W m-1K-1,与块体相比,降低了80.1%。最终得到的室温z T达到了0.165,是块体的4倍以上。磁控溅射沉积速率快,并且可以大批量生产,有助于实现Cu-Ni热电材料的商业化应用。以上研究成果为降低Cu-Ni合金热导率,提高其热电性能,拓展Cu-Ni的应用提供了解决方案,为实现对便携式医疗检测、直接式胎压监测系统等设备的供能奠定了基础。
其他文献
学位
学位
学位
目的:运用正交试验法研究连翘叶中连翘苷的最佳提取工艺,同时探究连翘叶连翘苷提取物对高脂饮食诱导大鼠肥胖的预防作用,并以腺苷酸活化蛋白激酶(Adenosine Monophosphate-activated Protein Kinase,AMPK)/乙酰辅酶A羧化酶(Acetyl Co A Carboxylase,ACC)/固醇调节元件结合蛋白1c(Sterol Regulatory Element
学位
虚拟电厂通过对内部清洁主体有效管理,可以实现节能减排。目前虚拟电厂利用电价机制优化各主体运行状况,其促进清洁主体发挥低碳特性的作用有限。因此,在虚拟电厂内引入多种绿色交易机制,调动各主体参与低碳调度的积极性,从而充分发挥电动汽车、新能源的清洁特性,具有重要的研究意义。本文重点研究了含规模化电动汽车的虚拟电厂低碳调度,从多元主体全生命周期碳排放模型的构建、基于阶梯碳价碳交易虚拟电厂低碳调度、基于发电
电化学发光(Electrochemiluminescence,ECL)技术是一种结合了电化学和化学发光优势的重要分析手段。近年来,量子点(Quantum Dots,QDs)作为一种新颖的半导体纳米材料,因其独特的量子效应和优良的光学性质,如激发光谱宽且分布连续、荧光发射波长可调、光稳定性好、量子产率高等,在光学、热学、电学和磁学方面表现出许多不同于传统材料的独特性能。过去的十几年里越来越多的QDs
我国东南沿海地区广泛分布着海湖河相淤泥、淤泥质黏土等软土地基,桩承式路堤具有处理深度大、路堤填筑速度快、施工质量高、造价理想等优势,因此被广泛应用于该地区的高速交通工程建设。然而,在以往的路堤受力及沉降分析中,并未考虑到路堤填料的各向异性。各向异性是土体的固有属性。土体沉积或填筑过程中,土颗粒在重力和外荷载作用下的排列状态表现出方向性,导致土体在不同方向上具有不同的强度和变形特性。为考虑土体的各向
研究目的近年来,慢性阻塞性肺疾病(Chronic Obstructive Pulmonary Disease,简称“COPD”或慢阻肺)患病率在我国和世界其它地区不断升高,并造成了严重的疾病负担。慢阻肺逐渐成为我国重大公共卫生问题。国内外多项研究证明生活环境和职业暴露是慢阻肺重要的危险因素,但目前国内针对生活环境和职业暴露对慢阻肺影响的研究较少。因此,本研究利用2015年和2019年江苏省40岁以
学位