n型Bi2Te3熱電材料的制備及其力學(xué)性能評(píng)價(jià).pdf

1、熱電材料能夠?qū)崿F(xiàn)電能和熱能之間的直接轉(zhuǎn)換，它具有使用壽命長、穩(wěn)定性好、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，在很多領(lǐng)域得到了應(yīng)用，主要用于熱電制冷與溫差發(fā)電。Bi2Te3基合金是目前室溫附近性能最佳的熱電轉(zhuǎn)換材料，在微電子、計(jì)算機(jī)以及航天等諸多領(lǐng)域已廣泛用于局部制冷與溫度控制。碲化鉍的晶體結(jié)構(gòu)屬三方晶系，由于其各向異性，通常采用晶體生長的方法以獲得具有理想熱電性能的晶體材料。但相鄰的Te原子層間以較弱的范德華力結(jié)合而極易發(fā)生解理，較低的機(jī)械強(qiáng)度造成材料的加工

2、困難、良品率低，嚴(yán)重影響了其實(shí)際應(yīng)用。等離子活化燒結(jié)SPS(Spark Plasma Sintering)作為一種新的燒結(jié)工藝在熱電材料方向的進(jìn)步讓研究人員看到了熱電材料性能提升的希望，它是一種制備塊體材料的燒結(jié)方法，具有升溫速度快、燒結(jié)時(shí)間短、冷卻迅速、燒結(jié)氣氛可控和節(jié)能環(huán)保等特點(diǎn)，它已經(jīng)在納米材料、復(fù)合材料等的制備中顯示了極大的優(yōu)越性，是一項(xiàng)有重要使用價(jià)值和廣泛前景的燒結(jié)新技術(shù)。MSP(Modified Small Punch)試驗(yàn)

3、法是適合陶瓷等脆性材料的小樣品力學(xué)性能評(píng)價(jià)方法。該方法結(jié)合了沖壓測試和雙軸彎曲試驗(yàn)的優(yōu)勢，其最大特點(diǎn)是采用圓形或方形片狀小樣品，樣品制備簡單、測試簡便，而且具有樣品固定方便、能精確確定高溫塑性變形位移等突出優(yōu)勢，因此在室溫和高溫的材料評(píng)價(jià)中得到廣泛應(yīng)用。
　　 本論文采用SPS技術(shù)燒結(jié)商業(yè)應(yīng)用的區(qū)熔n型Bi2Te3熱電材料，得到了織構(gòu)化的Bi2Te3塊體材料。對(duì)塊體材料用直流六點(diǎn)電極法，脈沖激光微擾法等方法進(jìn)行熱電性能測試，結(jié)果

4、表明:其電傳輸性能即品質(zhì)因子(α2σ)，在室溫(300K)對(duì)應(yīng)于400℃、420℃、440℃燒結(jié)溫度下分別為30.6×10-4W/mK2、31.2×10-4W/mK2和30.8×104W/mK2，即燒結(jié)溫度為420℃對(duì)應(yīng)于略微最大值;通過計(jì)算，400℃燒結(jié)溫度制備下的樣品具有最高的ZT，在測試溫度405K可達(dá)到0.79。
　　 首次利用MSP試驗(yàn)法對(duì)n型Bi2Te3塊體材料進(jìn)行強(qiáng)度和疲勞性能的研究。通過MSP試驗(yàn)法，得到了400