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文檔簡介
1、熱電材料是一種能夠?qū)崿F(xiàn)熱能和電能直接相互轉(zhuǎn)換的功能材料,在溫差發(fā)電和熱電制冷等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價值和廣泛的應(yīng)用前景。近10年來,由于環(huán)境保護和軍事應(yīng)用的需要,熱電材料的研究重新引起人們的重視。Half-Heusler化合物是熱電材料研究的熱點體系之一,與傳統(tǒng)熱電材料相比,它們的源材料豐富,且不含有或者很少含有有毒的元素。
本文系統(tǒng)的介紹了熱電材料及其研究現(xiàn)狀,重點對half-Heusler基熱電材料做了分析,并對half
2、-Heusler基熱電材料的現(xiàn)行制備方法及研究成果做了總結(jié)。我們用電弧爐真空熔煉方法嘗試制備了half-Heusler化合物,并對制備成功的half-Heusler化合物有選擇的進行了熱電性能的研究,取得了以下主要結(jié)果:
(1)真空電弧熔煉法很難直接制備出half-Heusler結(jié)構(gòu)的化合物NiMnSi或NiMnGe,可以制備出含雜質(zhì)很少的單相half-Heusler結(jié)構(gòu)的化合物ZrNiSn。
(2)從制備的
3、樣品Zr1-xLaxNiSn (x=0.05,0.1,0.15,0.2,0.3,0.4,0.6)來看,少量的La可以替代ZrNiSn中Zr形成單相化合物。隨著摻La量的增加,有Heusler結(jié)構(gòu)的化合物生成,當摻雜量達到0.6時,物質(zhì)的主相變?yōu)镠eusler結(jié)構(gòu)的化合物,其塞貝克系數(shù)顯著變小。
(3)從制備的樣品Zr0.98R0.02NiSn0.98X0.02(R=La,Ce;X=Sb,Bi)來看,摻雜少量的La(或Ce)
4、替代Zr、摻雜少量的Sb(或Bi)替代Sn,不會改變材料原先的half-Heusler結(jié)構(gòu)。
(4)在300K至925K的溫度范圍內(nèi),測量了Zr0.98R0.02NiSn0.98X0.02(R=La,Ce;X=Sb,Bi)的電導(dǎo)率。摻少量La與摻少量Ce對材料的電導(dǎo)率影響不大,摻Sb能夠增大材料的電導(dǎo)率,摻Bi對材料的電導(dǎo)率影響不大,材料的致密度不高能夠降低其電導(dǎo)率。
(5)在305K至605K的溫度范圍內(nèi),
5、測量了Zr0.98R0.02NiSn0.98X0.02(R=La,Ce;X=Sb,Bi)的塞貝克系數(shù)。摻少量La與摻少量Ce對材料的塞貝克系數(shù)影響不大,但他們都能減少材料的塞貝克系數(shù),摻Bi能夠增大材料的塞貝克系數(shù),材料的致密度對塞貝克系數(shù)的大小有一定的影響,Zr0.98La0.02NiSn0.98Bi0.02在430K 溫度時,表現(xiàn)出了最好的塞貝克系數(shù)值,大小為-203μV/K。
(6)在300K至873K的溫度范圍內(nèi),
6、測量了Zr0.98R0.02NiSn0.98X0.02(R=La,Ce;X=Sb,Bi)的熱擴散系數(shù)。摻少量La與摻少量Ce對材料的熱擴散系數(shù)影響效果基本一樣,摻Sb能夠增加材料的熱擴散系數(shù),摻Bi能夠降低材料的熱擴散系數(shù),致密度不高的材料可以降低材料的熱擴散系數(shù),Zr0.98La0.02NiSn0.98Bi0.02在773K 時,表現(xiàn)出了最好的熱擴散系數(shù),大小為2.085mm2/s。
(7)在300K至873K的溫度范圍
7、內(nèi),測量了Zr0.98R0.02NiSn0.98X0.02(R=La,Ce;X=Sb,Bi)的熱導(dǎo)率。摻少量La與摻少量Ce對材料的熱導(dǎo)率影響效果基本一樣,摻Sb能夠增加材料的熱導(dǎo)率,摻Bi能夠降低材料的熱導(dǎo)率,致密度不高的材料可以降低材料的熱導(dǎo)率,致密度不高的Zr0.98La0.02NiSn0.98Sb0.02在873K 溫度時,表現(xiàn)出了最好的熱導(dǎo)率,大小為4.253 W/m*K。
(8)在溫度375K至575K范圍給出
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