碲硒摻雜方鈷礦高溫力學(xué)性能及服役行為研究.pdf

1、熱電材料是一種用來將熱能和電能進(jìn)行直接轉(zhuǎn)換的環(huán)境友好性功能材料，而方鈷礦是最具有應(yīng)用前景的中溫材料之一。如何通過改進(jìn)工藝制備出高ZT值的方鈷礦材料是當(dāng)前研究的熱門課題；同時，方鈷礦材料的實際工作環(huán)境又決定了其必然要承受熱載荷和力載荷的作用，那么如何提高方鈷礦熱電材料在高溫下的力學(xué)性能和服役后的力學(xué)性能也是一門重要的研究課題。本文采用固相反應(yīng)結(jié)合放電等離子燒結(jié)工藝制備了不同合成溫度下的方鈷礦化合物Co4Sb11.3Te0.5Se0.2，研

2、究了合成溫度對熱電性能以及微觀結(jié)構(gòu)的影響。同時，用高能球磨結(jié)合放電等離子燒結(jié)法引入納米第二相，成功制備了含有納米TiN第二相的微納復(fù)合方鈷礦Co4Sb11.3Te0.58Se0.12+TiN，探究了引入了納米第二相后，熱電性能、高溫力學(xué)性能以及服役后的熱電性能和力學(xué)性能的變化規(guī)律。
　　對于不同合成溫度下Te-Se雙摻雜的方鈷礦化合物Co4Sb11.3Te0.5Se0.2的研究結(jié)果顯示：隨著合成溫度的升高，晶粒尺寸明顯變大；在95

3、3K下合成的樣品，其晶格熱導(dǎo)率最小，同時該樣品在800K時得到最大ZT值1.07，比853K下合成的樣品ZT值同溫度下提高了19％。
　　對于復(fù)合有不同體積分?jǐn)?shù)納米TiN（0vol％，0.5vol％，1vol％）第二相的微納復(fù)合方鈷礦 Co4Sb11.3Te0.58Se0.12+TiN的研究表明：在熱電性能方面,復(fù)合了1vol％TiN的方鈷礦基化合物Co4Sb11.3Te0.58Se0.12+TiN，在800K時，ZT值達(dá)到最大值

4、1.11。在高溫力學(xué)性能方面，隨著測試溫度的升高，力學(xué)性能都是有著降低的趨勢。從室溫到773K，加入了納米TiN的方鈷礦基化合物比未加入納米TiN的方鈷礦基化合物的抗彎強度和斷裂韌性都有著明顯提高。
　　對于復(fù)合有不同體積分?jǐn)?shù)納米TiN（0vol％，0.5vol％，1vol％）第二相的微納復(fù)合方鈷礦Co4Sb11.3Te0.58Se0.12+TiN服役后的研究表明：在熱電性能方面，經(jīng)熱處理后，納米復(fù)合的方鈷礦基化合物熱導(dǎo)率依舊比無