高性能Bi-,2-Te-,3-基熱電合金制備與性能研究.pdf

1、本文首先對(duì)熱電現(xiàn)象，熱電材料的發(fā)展歷史進(jìn)行了比較詳細(xì)的綜述。已有的研究表明，以Bi2Te3為基，摻入不同元素得到的固溶體合金是目前為止最好的低溫區(qū)熱電半導(dǎo)體材料。 應(yīng)用先進(jìn)粉末冶金技術(shù)與SPS相結(jié)合的方法制備了n型Bi2(Te0.975Se0.025)3和p型(Bi0.2Sb0.8)2Te3熱電半導(dǎo)體合金，研究了熱電性能與燒結(jié)溫度變化的關(guān)系，并確定了最佳的制備工藝。結(jié)果表明，在該體系中Bi、Se元素的熔沸點(diǎn)較低使得在熔煉和燒結(jié)過

2、程中這兩種元素極易氣化和析出，影響試樣的熱電性能。所以合金熔煉時(shí)應(yīng)充入惰性保護(hù)氣體，燒結(jié)時(shí)溫度不宜過高。對(duì)于p型材料，燒結(jié)溫度的提高有利于材料電導(dǎo)率的提高，不利于材料Seebeck系數(shù)的提高。對(duì)于n型材料，隨著燒結(jié)溫度的提高電導(dǎo)率先減小后增大，Seebeck系數(shù)先增大后減小。n型Bi2Te3基熱電材料的熔煉溫度是620℃，最佳的燒結(jié)溫為是400℃。p型Bi2Te3基熱電材料的熔煉溫度是700℃，最佳的燒結(jié)溫度為470℃。 本文對(duì)

3、n型Bi2(Te1-xSex)3和p型(Bi1-xSbx)2Te3固溶體的元素配比進(jìn)行了研究，采用已確定的最佳工藝，制備了不同x值的固溶體，并比較了各試樣的熱電性能。結(jié)果表明，x=0.1～0.15時(shí)，可以得到熱電性能最好的n型熱電合金，其無量綱熱電優(yōu)值ZT在0.8左右；x=0.7～0.8時(shí)，可以得到熱電性能最好的p型熱電合金，其無量綱熱電優(yōu)值在1.16左右。 本文對(duì)垂直和平行壓力方向上的試樣進(jìn)行了研究。通過對(duì)XRD的分析發(fā)現(xiàn)試樣