Ag(Pb1-ySny)mSbTe2+m系热电材料的制备与性能研究

来源 :华中科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jianzhang5555
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
热电材料是一类重要的新型功能材料,能够实现热能和电能之间的直接转换,在许多领域具有重要应用前景。Ag-Pb-Sb-Te(简称LAST)系材料是迄今报道的ZT值最高的中温热电材料,已有研究表明,AgPb18SbTe20的优异热电性能可能与富含AgSb的纳米第二相有关,纳米化可以降低热导率,大幅度提高材料的热电性能。这类材料的热电性能对成分和制备工艺的变化十分敏感,因此,研究这类化合物的组成,制备工艺对组织结构和热电性能的影响规律有着十分重要的意义。目前LAST系材料主要采用熔炼的方法来制备,但其制备时间长,能耗大,而且材料中高含量的Pb不利于环保。用Sn部分或者全部取代LAST材料中的Pb得到的LASTT系热电材料,热电性能优异, Pb含量也大幅度降低,有利于环保。本文采用机械合金化法(MA)制备LAST系和LASTT系热电材料粉体,然后采用等离子活化烧结和热压烧结的方法对MA的粉体进行成型,研究了LASTT材料中Pb, Sn,Ag, Sb等元素的含量变化对材料热电性能的影响,并探索了制备工艺参数的变化对材料组织结构以及性能的影响。主要工作结果如下:采用MA法分别合成了单相的SnTe化合物和以SnTe为基体的AgSn18SbTe20固溶体。机械合金化得到的AgSn18SbTe20为以SnTe为基体的固溶体结构。随着球磨时间的延长,越来越多的Ag原子和Sb原子进入以SnTe为基体的固溶体中,并逐渐取代Sn原子,因此其晶格常数逐渐变小。MA 3小时得到了以PbTe为基体的AgPb18SbTe20固溶体和Ag0.85Pb22SbTe20化合物。经3小时机械合金化处理,得到了Ag(Pb1-ySny)mSbTe2+m化合物。XRD分析表明,随着Sn含量的增加,SnTe的衍射峰越来越明显,衍射峰向高角度方向移动,晶面间距逐渐变小,表明SnTe化合物的含量越来越多。将MA得到的粉体采用等离子活化烧结的方法制备了Ag(Pb1-ySny)mSbTe2+m化合物。随着Sn含量的增加,SnTe化合物的含量增加,电阻率明显降低。在试验的不同组成中,AgSn18SbTe20的功率因子最高,在723K时为1.98×10-3 Wm-1K-2,比文献报道的NaSn18SbTe20和SnTe的功率因子要高。这表明Ag和Sb在SnTe化合物中共同掺杂在一定温度范围可以提高其热电性能。P型AgPb18SbTe20热电材料由于电阻率比较高,功率因子比较低。调整Ag和Pb的含量,得到n型Ag0.85Pb22SbTe20材料的热电性能明显优于AgPb18SbTe20热电材料,其功率因子在725 K时最高达到1.54×10-3 Wm-1K-2,其ZT值在675 K时为0.91。将MA得到的粉体采用热压烧结的方法制备Ag(Pb1-ySny)mSbTe2+m热电材料,热压烧结的Ag0.85Pb22SbTe20在525K时Seebeck系数最大为-287μV/K,在725K时得到最大功率因子1203μW.m-1.K-2。相同组成的热压的样品与等离子活化烧结的样品有相似的热电性能,但热压样品的热电性能性能不如等离子活化烧结的样品好,其电阻率较高,功率因子较低。Ag0.85Pb22SbTe20热压样品和等离子活化烧结样品的ZT值在675K时为分别为0.78和0.91。热压样品的机械性能比等离子活化烧结的样品好。
其他文献
新冠肺炎疫情发生以来,昆山市城建档案馆坚决贯彻落实党中央、国务院决策部署,全面落实省委、省政府各项政策规定,一手抓疫情,一手抓业务,使疫情期间各项工作有序推进.rn畅通
期刊
期刊
目的 总结白塞病(Beh(c)ets disease,BD)死亡病例特点,以提高临床诊治水平.方法 回顾分析1985年1月至2019年7月北京协和医院24例BD死亡患者的临床资料.结果 24例患者中男女比
This is a pedagogical introduction to the theory of buildings of Jacques Tits and to some applications of this theory.This paper has 4 parts.In the first part w
DC/DC转换器作为二次电源广泛应用于太空辐射环境下,其辐射损伤可靠性成为亟待解决的问题。传统的辐射加固设计和筛选方法存在生产周期长,成本高,性能落后等缺点。本文探索采用ePHM方法来解决DC/DC转换器辐射损伤可靠性问题。本文对DC/DC转换器及其内部易损单元之一—VDMOSFT的辐射损伤机理和失效模式作了深入研究。设计并完成DC/DC转换器和VDMOSFET的γ射线辐照实验。在深入分析参数退化
在材料科学技术的不断发展的今天,材料基础领域的研究已经逐步成为了当今材料研究的一项重要内容。随着现代工业技术对于高性能材料的需求日益提高,众多的材料研究者已经将材料