熔体旋甩法快速制备热电材料及性能表征

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作者 王桂文 魏炜 《广州化工》 CAS 2024年第5期101-103,120,共4页

熔体旋甩法结合放电等离子体烧结技术制备了P型化合物CuInTe_(2),采用XRD、LFA、DSC以及LSR-3等技术手段研究不同制备工艺对材料晶体结构与热电性能的影响规律。结果表明:熔体旋甩工艺可快速制备CuInTe_(2)化合物,大大缩短材料制备周期... 熔体旋甩法结合放电等离子体烧结技术制备了P型化合物CuInTe_(2),采用XRD、LFA、DSC以及LSR-3等技术手段研究不同制备工艺对材料晶体结构与热电性能的影响规律。结果表明:熔体旋甩工艺可快速制备CuInTe_(2)化合物,大大缩短材料制备周期,降低了成本;可实现材料结构低维化增大晶界密度,从而增强对声子的散射作用,显著降低材料的晶格热导率,达到优化热电性能的目的;与传统工艺下的CuInTe_(2)材料的最大zT@815 K相比,熔体旋甩工艺下CuInTe_(2)材料的最大zT@787 K,提高了约20%。 展开更多

关键词 熔体旋甩法 CuInTe_(2) 热电性能 晶界密度 声子散射

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熔体旋甩工艺对Mg_(2)(Si_(0.4)Sn_(0.6))Sb_(0.015)固溶体微结构和热电性能的影响研究

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作者 刘洪亮 郭志迎 +3 位作者 袁晓峰 朱尊伟 高倩倩 张忻 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期27-31,共5页

Mg_(2)(Si,Sn)基材料是环境友好的热电材料,具有较好的应用前景。本工作采用熔体旋甩(MS)结合放电等离子烧结(SPS)技术(MS+SPS)制备了单相的Mg_(2)(Si_(0.4)Sn_(0.6))Sb0.015固溶体,通过将机械合金化(MA)与放电等离子烧结(SPS)技术(MA+S... Mg_(2)(Si,Sn)基材料是环境友好的热电材料,具有较好的应用前景。本工作采用熔体旋甩(MS)结合放电等离子烧结(SPS)技术(MS+SPS)制备了单相的Mg_(2)(Si_(0.4)Sn_(0.6))Sb0.015固溶体,通过将机械合金化(MA)与放电等离子烧结(SPS)技术(MA+SPS)结合制备的相同样品进行对比,研究MS工艺对样品微结构以及热电性能的影响。结果表明,MS得到的固溶体薄带主要由200~500 nm的小颗粒组成,将薄带研磨制粉经SPS烧结后得到的致密块体具有明显细化的晶粒和分布均匀的共格纳米析出相。与MA+SPS工艺制备的样品相比,MS+SPS制备的固溶体的迁移率明显降低,在一定温度范围内,电阻率略有升高,Seebeck系数显著增加,热导率和晶格热导率显著降低。MS+SPS制备的Mg_(2)(Si_(0.4)Sn_(0.6))Sb0.015固溶体热电性能明显提高,在643 K时其最大ZT值达到1.30。 展开更多

关键词 Mg_(2)Si_(0.4)Sn_(0.6)固溶体 熔体旋甩(MS) 纳米析出相 热电性能

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熔体旋甩法制备Zn4Sb3热电材料微结构的研究

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作者 王礼强 李涵 唐新峰 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第A04期1345-1347,共3页

采用真空熔融-熔体旋甩-退火-放电等离子烧结（SPS）工艺制备了单相β-Zn4Sb3块体热电材料。对退火前后的薄带和SPS烧结后块体材料的相组成和微结构进行了分析和表征。结果表明：熔体旋甩后分相的薄带在退火后转变成主相为Zn4Sb3的薄带... 采用真空熔融-熔体旋甩-退火-放电等离子烧结（SPS）工艺制备了单相β-Zn4Sb3块体热电材料。对退火前后的薄带和SPS烧结后块体材料的相组成和微结构进行了分析和表征。结果表明：熔体旋甩后分相的薄带在退火后转变成主相为Zn4Sb3的薄带，退火薄带SPS烧结后得到了致密的β-Zn4Sb3块体材料；冷却速率和退火工艺对薄带自由面和与Cu辊接触面的物相和形貌变化影响较大；该工艺制备的β-Zn4Sb3块体热电材料致密，晶粒尺寸细小，约为50-80nm。 展开更多

关键词 β-Zn4Sb3 熔体旋甩 微结构

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熔体旋甩法制备Sr_8Ga_(16)Ge_(30)笼合物的微结构及热电性能

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作者 曹卫强 高俊岭 唐新峰 《广州化工》 CAS 2011年第5期12-16,共5页

将熔体旋甩法(MS)用于制备Ⅰ-型Sr8Ga16Ge30笼合物,研究了MS对Sr8Ga16Ge30笼合物微结构及热电性能的影响。结果表明,MS得到的Sr8Ga16Ge30薄带自由面晶粒尺寸随冷却速率的增加而减小,接触面未有明显结晶现象。薄带经SPS烧结得到的致密块... 将熔体旋甩法(MS)用于制备Ⅰ-型Sr8Ga16Ge30笼合物,研究了MS对Sr8Ga16Ge30笼合物微结构及热电性能的影响。结果表明,MS得到的Sr8Ga16Ge30薄带自由面晶粒尺寸随冷却速率的增加而减小,接触面未有明显结晶现象。薄带经SPS烧结得到的致密块体结构中存在大量精细的层状结构。与熔融+SPS制备的试样相比,熔融+MS+SPS制备的Sr8Ga16Ge30试样的电导率变化不大,Seebeck系数增加,热导率显著降低,其中铜辊转速为4 000 r/min的Sr8Ga16Ge30试样的ZT值在800 K达到0.74,相对于熔融+SPS试样提高了45%。 展开更多

关键词 熔体旋甩 Ⅰ-型笼合物 微观结构 热电性能

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熔体旋甩法制备p型填充式方钴矿化合物Ce_(0.3)Fe_(1.5)Co_(2.5)Sb_(12)的微结构及热电性能 被引量：1

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作者 郭全胜 李涵 +1 位作者 苏贤礼 唐新峰 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2010年第9期6666-6672,共7页

采用熔体旋甩法结合放电等离子烧结技术(MS-SPS)制备了p型填充式方钴矿化合物Ce0.3Fe1.5Co2.5Sb12,研究了熔体旋甩工艺对微结构以及热电性能的影响规律.结果表明,较高的铜辊转速和较低的喷气压力有利于提高熔体的冷却速率,使带状产物晶... 采用熔体旋甩法结合放电等离子烧结技术(MS-SPS)制备了p型填充式方钴矿化合物Ce0.3Fe1.5Co2.5Sb12,研究了熔体旋甩工艺对微结构以及热电性能的影响规律.结果表明,较高的铜辊转速和较低的喷气压力有利于提高熔体的冷却速率,使带状产物晶粒细化.薄带经SPS烧结后得到致密、基本单相、晶粒尺寸均匀细小(150—300nm)的块体.与传统方法制备的试样相比,MS-SPS试样虽然电导率有所降低,但因具有较大的Seebeck系数而获得了相对较高的功率因子.更为重要的是,由于MS-SPS样品中的纳米结构,样品晶格热导率较传统方法制备的Ce0.3Fe1.5Co2.5Sb12降低约30%,因此MS-SPS工艺制备的试样的无量纲热电性能指数ZT与传统方法制备的样品相比有所提高,750K时达到0.55左右. 展开更多

关键词 熔体旋甩 p型填充式方钴矿化合物 微结构 热电性能

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熔体旋甩工艺对n型InSb化合物的微结构及热电性能的影响 被引量：1

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作者 苏贤礼 唐新峰 李涵 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期2860-2866,共7页

采用新颖的熔体旋甩结合放电等离子烧结技术制备了单相InSb化合物,研究了熔体旋甩工艺对其微结构以及热电性能的影响.结果表明,熔体旋甩得到的薄带自由面主要由300nm—2μm的小柱状晶组成,薄带接触面为非晶或精细纳米晶,薄带经烧结后得... 采用新颖的熔体旋甩结合放电等离子烧结技术制备了单相InSb化合物,研究了熔体旋甩工艺对其微结构以及热电性能的影响.结果表明,熔体旋甩得到的薄带自由面主要由300nm—2μm的小柱状晶组成,薄带接触面为非晶或精细纳米晶,薄带经烧结后得到了具有大量层状精细纳米结构的致密块体,尺寸约为40nm.与熔融+放电等离子体烧结制备样品相比,在测试温度范围内(300—700K),试样的电导率略有下降,但Seebeck系数显著增加,热导率和晶格热导率显著降低,室温下晶格热导率降低幅度约为10.6%,700K下晶格热导率的降低幅度达16.64%,熔融+熔体旋甩+放电等离子体烧结制备的InSb化合物试样在700K时其最大ZT值达到0.49,与熔融+放电等离子体烧结试样相比提高了29%. 展开更多

关键词 熔体旋甩 n型InSb化合物 微结构 热电性能

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熔体旋甩法合成n型(Bi0.85Sb0.15)2(Te1-xSex)3化合物的微结构及热电性能 被引量：2

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作者 王善禹 谢文杰 +1 位作者 李涵唐 新峰 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2010年第12期8927-8933,共7页

采用熔体旋甩结合放电等离子烧结(MS-SPS)技术制备了单相n型四元(Bi0.85Sb0.15)2(Te1-xSex)3(x=0.15,0.17,0.19,0.21)化合物,并对所得样品的微结构和热电传输性能进行了系统研究.样品自由断裂面的场发射扫描电子显微镜及抛光面的背散射... 采用熔体旋甩结合放电等离子烧结(MS-SPS)技术制备了单相n型四元(Bi0.85Sb0.15)2(Te1-xSex)3(x=0.15,0.17,0.19,0.21)化合物,并对所得样品的微结构和热电传输性能进行了系统研究.样品自由断裂面的场发射扫描电子显微镜及抛光面的背散射电子成分分析表明:块体材料晶粒细小,晶粒排列紧密,成分分布均匀且相结构单一,样品中存在大量10—100nm的层状结构.随着Se含量x的增加,样品的电导率和热导率逐渐增加,而Seebeck系数逐渐降低.相比商业应用的区熔材料,MS-SPS方法合成的高Se组成的样品均在425K后表现出更高的ZT值,其中(Bi0.85Sb0.15)2(Te0.83Se0.17)3样品具有最高的ZT值,在360K可达到0.96,并在320—500K均保持较高的ZT值,500K时其ZT值相比区熔材料提高了48%.此外,通过调节Se的含量,可以有效地调控材料的ZT峰值出现的温度段,这对多级或梯度热电器件的制备具有重要意义. 展开更多

关键词 熔体旋甩 四元(Bi0.85Sb0.15)2(Te1-xSex)3化合物 热电性能 声子散射

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熔体旋甩工艺对Zn掺杂Ⅰ-型Ba_8Ga_(12)Zn_2Ge_(32)笼合物微结构及热电性能的影响 被引量：1

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作者 曹卫强 邓书康 +1 位作者 唐新峰 李鹏 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2009年第1期612-618,共7页

采用新颖的熔体旋甩(MS)结合放电等离子烧结(SPS)技术制备了单相Zn掺杂的Ⅰ-型Ba8Ga12Zn2Ge32笼合物,研究了熔体旋甩工艺对其微结构以及热电性能的影响.结果表明,MS得到的薄带自由面主要由300nm—1μm的小立方体单晶组成,薄带经SPS烧结... 采用新颖的熔体旋甩(MS)结合放电等离子烧结(SPS)技术制备了单相Zn掺杂的Ⅰ-型Ba8Ga12Zn2Ge32笼合物,研究了熔体旋甩工艺对其微结构以及热电性能的影响.结果表明,MS得到的薄带自由面主要由300nm—1μm的小立方体单晶组成,薄带经SPS烧结后得到了具有大量层状精细结构的致密块体.与熔融+SPS工艺制备的试样相比,熔融+MS+SPS制备的Ba8Ga12Zn2Ge32笼合物室温载流子浓度增加而迁移率降低,在测试温度范围内,试样的电导率略有下降,Seebeck系数增加,热导率和晶格热导率显著降低,900K时其晶格热导率从1.06W/mK降低至0.42W/mK.熔融+MS+SPS制备的Ba8Ga12Zn2Ge32笼合物试样在900K时其最大ZT值达到0.90,与熔融+SPS试样相比提高了75%. 展开更多

关键词 熔体旋甩 Ⅰ-型笼合物 热电性能

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熔体旋甩n型Bi_2Te_3基料微结构和电传输性能 被引量：1

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作者 陈果 谢文杰 +1 位作者 金桥 唐新峰 《武汉理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第16期1-4,共4页

采用熔体旋甩(MS)结合放电等离子体烧结法(SPS),制备了具有层状纳米结构的n型Bi2Te3基热电材料。对薄带和SPS烧结后块体材料的相组成和微结构进行了分析和表征,在300—420 K的温度范围内测量了电导率(σ)和Seebeck系数(α)。结果表明:... 采用熔体旋甩(MS)结合放电等离子体烧结法(SPS),制备了具有层状纳米结构的n型Bi2Te3基热电材料。对薄带和SPS烧结后块体材料的相组成和微结构进行了分析和表征,在300—420 K的温度范围内测量了电导率(σ)和Seebeck系数(α)。结果表明:得到的带状产物接触面是等轴状晶粒而自由面是枝状晶,铜辊转速从10 m/s增加到30 m/s时带状产物接触面和自由面的等轴状及枝状晶的尺寸明显减小,烧结块体的晶粒尺寸及层状厚度也明显减小,材料功率因子在300 K从1.7×10-3W/(mK2)增大到了3.1×10-3W/(mK2)。 展开更多

关键词 BI2TE3 熔体旋甩法 放电等离子体烧结

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退火对熔体旋甩p型Bi_2Te_3薄带微结构的影响

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作者 金桥 谢文杰 +1 位作者 陈果 唐新峰 《武汉理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第17期18-20,共3页

采用单辊熔体旋甩法制备出p型Bi2Te3薄带,研究了退火温度和时间对p型Bi2Te3薄带微结构的影响。结果表明,薄带自由面和接触面的形貌和晶粒尺寸,经过退火处理都发生了变化。当退火温度低于200℃时,退火温度和时间对薄带自由面和接触面的... 采用单辊熔体旋甩法制备出p型Bi2Te3薄带,研究了退火温度和时间对p型Bi2Te3薄带微结构的影响。结果表明,薄带自由面和接触面的形貌和晶粒尺寸,经过退火处理都发生了变化。当退火温度低于200℃时,退火温度和时间对薄带自由面和接触面的微结构没有明显影响;当退火温度为300℃时,薄带自由面枝状晶和接触面等轴状晶明显长大,且在此温度下,随着退火时间的延长,晶粒进一步长大。 展开更多

关键词 P型Bi2Te3 熔体旋甩 退火 微结构

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无钴p型方钴矿热电材料的制备及热电性能研究 被引量：1

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作者 秦丹丹 李春鹤 +1 位作者 蔡伟 隋解和 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期4023-4027,共5页

采用熔体旋甩结合热压烧结技术,制备了无钴p型方钴矿热电材料。利用X射线衍射仪以及扫描电子显微镜对其组织结构进行分析,并对烧结后的样品进行热电性能研究。结果表明,Fe和Ni可有效地取代Co,获得纯的方钴矿相。另外,即使无钴样品的高... 采用熔体旋甩结合热压烧结技术,制备了无钴p型方钴矿热电材料。利用X射线衍射仪以及扫描电子显微镜对其组织结构进行分析,并对烧结后的样品进行热电性能研究。结果表明,Fe和Ni可有效地取代Co,获得纯的方钴矿相。另外,即使无钴样品的高温ZT值略低于参比样品,但功率因子及低温ZT值基本相当,这对节约Co这一战略资源以及实现产业化应用具有重要的意义。 展开更多

关键词 热电材料 填充方钴矿 熔体旋甩 热电性能

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