p型鋇銦雙填充方鈷礦材料的制備和熱電性能.pdf

1、方鈷礦是最具應(yīng)用前景的中溫?zé)犭姴牧?制備ZT值與n型填充方鈷礦熱電材料相當(dāng)?shù)母咝阅躳型填充方鈷礦熱電材料一直是熱電領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。采用傳統(tǒng)擴(kuò)散退火-放電等離子體燒結(jié)工藝制備了名義組成為Ba0.3In0.2FeCo3Sb12-xGex(0≤x≤4)的p型(Ba,In)雙填充方鈷礦熱電材料,研究了Ge摻雜對Ba0.3In0.2FeCo3Sb12-xGex材料物相組成和電熱輸運(yùn)性能的影響。發(fā)展了一種制備填充方鈷礦的熔體急冷結(jié)合放電等離子燒結(jié)非

2、平衡快速制備工藝,制備周期從傳統(tǒng)的10天左右大幅度縮短至30h以內(nèi),研究了燒結(jié)保溫時(shí)間和燒結(jié)溫度對p型(Ba,In)雙填充方鈷礦材料的物相組成和熱電性能的影響。
　　 Ba0.3In0.2FeCo3Sb12-xGex熱電材料相組成和熱電性能研究表明:0≤x≤0.2的樣品為單相方鈷礦熱電材料,x≥0.3的樣品出現(xiàn)Fe1.67Ge雜質(zhì)相。隨著Ge摻雜量增大,0≤x≤0.2的樣品電導(dǎo)率增大、Seebeck系數(shù)降低,x≥0.3的樣品電導(dǎo)

3、率降低、Seebeek系數(shù)增大。Ge摻雜可顯著降低晶格熱導(dǎo)率,x=0.2的樣品晶格熱導(dǎo)率最低,750K時(shí)僅為1.0W·m-1·K-1。X=0.3的樣品ZT值800K時(shí)達(dá)0.54,與未摻雜樣品相比,增大了約10％。
　　 非平衡快速制備的BaInFe3.7Co0.3Sb12材料由方鈷礦和少量FeSb2、FeSb和InSb組成。隨著保溫時(shí)間延長,電導(dǎo)率先增大后減小,Seebeck系數(shù)變化相反,保溫時(shí)間為15min的樣品功率因子最大,

4、800K時(shí)達(dá)到2.46mWm-1·K-2;熱導(dǎo)率顯著降低,晶格熱導(dǎo)率先降低后增大,保溫時(shí)間為20min時(shí)樣品熱導(dǎo)率最低,800K為3.27W·m-1·K-1。優(yōu)化保溫時(shí)間可有效提高材料ZT值,保溫時(shí)間為15min的樣品800K時(shí)ZT值達(dá)到0.6,與傳統(tǒng)工藝制備的樣品(0.62)非常接近。
　　 非平衡快速制備的BaIn0.5Fe3.7Co0.3Sb12材料由方鈷礦和少量FeSb2、InSb和Sb組成。隨著燒結(jié)溫度提高,電導(dǎo)率小幅