熔體旋甩法制備高性能納米結構n型填充式方鈷礦化合物的研究.pdf

1、武漢理工大學博士學位論文熔體旋甩法制備高性能納米結構n型填充式方鈷礦化合物的研究姓名：李涵申請學位級別：博士專業(yè)：材料學指導教師：唐新峰20090401武漢理T大學博十學何論文度不同的納米結構有利于對不同頻率的導熱聲子產生散射作用，從而比單一的納米結構能更有效地降低材料的晶格熱導率。對MS后帶狀產物預退火過程的研究表明：帶狀產物發(fā)生CoSb3相轉變的起始溫度大約在300~350℃，轉變大量發(fā)生并基本完成溫度大約在400“C，因此最佳退火

2、溫度為400℃。對帶狀產物在400℃退火不同時間的FESEM觀測結果表明：高冷卻速度下(VL=30m／s)得到的帶狀產物結構細小，組成分布均勻，因此有利于SPS燒結過程中CoSb3相的充分、快速的轉變，所得到的塊體材料晶粒尺寸也較細小、均勻。結合FESEM照片及對應的EDX成分分析結果可以確定帶狀產物中不同相的形貌特征及轉變過程。最終我們得到了MSSPS技術制備具有納米結構的填充式CoSb3基化合物的最佳工藝參數(shù)為：噴氣壓力為002MP

3、a；銅輥線速度30m／s；SPS工藝為550℃燒結5min。對Sb過量的Yb。C04Sbl2y(x=02，O3；y=03，06，10)體系研究結果表明：適度過量的Sb有利于提高材料的電傳輸性能，且隨著Sb過量程度的增加會導致晶界處產生大量彌散分布的尺寸小于lOnm的Sb納米第二相，這樣的微結構能有效調控和優(yōu)化材料的電熱輸運特性。更為重要的是，由于采用了非平衡態(tài)(MS)制備工藝，使Yb在CoSb3結構中的填充上限提高(將Yb理論的022填

4、充上限提高到了03)，材料的電導率和功率因子因此顯著提高，同時由于結構納米化及晶界處分布的Sb的納米第二相顆粒，材料的熱導率與傳統(tǒng)方法制備的Ybo3C04Sbl2塊體材料相比顯著降低。800K時，n型Ybo3C04Sbl23化合物的刀值達到13，比參比樣提高了55％，且在較寬的溫度范圍內具有高的熱電性能。采用熔融一淬火一退火SPS傳統(tǒng)工藝及MSSPS技術制備了IIl和Ce摻雜的11型CoSb3化合物。研究表明：In主要以原位內生的InS

5、b納米第二相形式存在而并非此前認為的填充形式。晶界處大量均勻分布的納米InSb相有效地降低了材料的晶格熱導率，并提高了材料的Seebeck系數(shù)。另外，ce的填充顯著改善了材料的電傳輸特性，并使化合物的熱導率進一步降低。111和Ce的共同作用使得InxCeyC04Sbl2化合物具有優(yōu)異的熱電性能。Ino2Ceo15C04Sbl2化合物‰在800K時達到143。MS法的引入使InSb納米第二相在Ino1sCeo15C04Sbl2塊體材料中的