第二相引入對(duì)方鈷礦熱電性能的影響.pdf

1、Skutterudite化合物由于具有大的載流子遷移率、高的電導(dǎo)率和較大的Seebeck系數(shù),作為一種新型的熱電材料引起了人們極大的興趣,但該化合物的熱導(dǎo)率較高。如何在保持其良好的電傳輸性能的同時(shí),降低其熱導(dǎo)率,提高其熱電性能是當(dāng)前研究的主要課題。本文主要研究外相復(fù)合對(duì)方鈷礦基體熱電性能的影響,及探索方鈷礦化合物的增壓低溫SPS燒結(jié)工藝。
　　 本文主要做以下內(nèi)容的研究,第一,將少量的Al引入到方鈷礦基體中,研究其對(duì)方鈷礦電性能

2、,熱性能及ZT值的影響。第二,在SPS合成方鈷礦材料時(shí),探索增加燒結(jié)壓力,降低燒結(jié)溫度對(duì)方鈷礦熱電性能的影響。第三,將少量的非導(dǎo)電、低熱導(dǎo)的SiO2引入到方鈷礦基體中,研究其對(duì)方鈷礦熱電性能的影響。
　　 (1)與純CoSb3相比,Al引入對(duì)CoSb3材料熱電性能的影響為:電導(dǎo)率呈現(xiàn)下降趨勢(shì),隨溫度的升高,電導(dǎo)率的下降趨勢(shì)逐漸減小;賽貝克系數(shù)呈現(xiàn)上升趨勢(shì),隨溫度的升高,其上升幅度逐漸降低:熱導(dǎo)率呈現(xiàn)下降趨勢(shì),隨溫度的升高,其下降

3、幅度逐漸減弱。當(dāng)鋁的引入量為0.2wt％與1wt％時(shí),復(fù)合材料的ZT值在低溫端呈現(xiàn)上升趨勢(shì)較為明顯,隨著溫度的上升,其ZT值的上升幅度開(kāi)始減弱。當(dāng)鋁的引入量為3％時(shí),復(fù)合材料的ZT值呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。在650K,與純方鈷礦相比,復(fù)合材料的ZT值開(kāi)始出現(xiàn)下降趨勢(shì)。
　　 (2)在增壓條件下所得的樣品均為單相的方鈷礦化合物。增壓燒結(jié)可降低方鈷礦的SPS燒結(jié)溫度,樣品致密度均在98％以上。在同樣的燒結(jié)溫度下,200MPa比300MPa更易

4、改善樣品的裂紋問(wèn)題。當(dāng)燒結(jié)工藝為200MPa,803K與100MPa,853K時(shí),所得樣品無(wú)裂紋問(wèn)題。與40MPa,903K燒出的樣品相比,200MPa,803K燒出的樣品的電導(dǎo)率有所上升,賽貝克系數(shù)有所減小,熱導(dǎo)率基本不變,ZT值有所上升。在303K,其ZT值上升幅度約為17％。100MPa,853K燒出的樣品的電導(dǎo)率有所下降,賽貝克系數(shù)有所上升,熱導(dǎo)率下降明顯,ZT值上升明顯,在473K,其ZT值的上升幅度達(dá)34.17％,在573K

5、,所得樣品的ZT值達(dá)0.184。
　　 (3)與純方鈷礦相比,SiO2第二相對(duì)方鉆礦材料熱電性能的影響表現(xiàn)為:復(fù)合材料的電導(dǎo)率呈現(xiàn)下降趨勢(shì),隨溫度的升高,電導(dǎo)率的下降趨勢(shì)逐漸減小,電導(dǎo)率隨著SiO2引入量的增加而降低;賽貝克系數(shù)呈現(xiàn)上升趨勢(shì),隨溫度的升高,其上升幅度逐漸降低。隨著SiO2引入量的增加,復(fù)合材料的賽貝克系數(shù)逐漸上升,熱導(dǎo)率呈現(xiàn)下降趨勢(shì),但下降幅度隨溫度的升高而逐漸減弱,熱導(dǎo)率逐漸下降。復(fù)合材料的ZT值呈上升趨勢(shì),且