熔體處理對BiTe基熱電材料組織與性能的作用.pdf

1、BiTe基材料是目前常溫下性能最好的熱電材料之一,被廣泛應(yīng)用于商用制冷元件中。為了提高BiTe基熱電材料的熱電性能,國內(nèi)外研究人員多從改進(jìn)材料制備工藝著手進(jìn)行探索,如區(qū)熔法、放電等離子燒結(jié)法、微波燒結(jié)法、熱壓法等。但上述方法大都工藝復(fù)雜、成本昂貴,卻很少有人關(guān)注BiTe基熱電材料制備過程中的熔體狀態(tài)對材料凝固組織和性能的影響。
　　本文以BiTe基熱電材料(BiXSb1-X)2Te3(X=0.3,0.4,0.5)作為研究對象,首先

2、采用直流四電極法,通過分析連續(xù)升降溫過程中熔體的電阻率-溫度行為,探索了溫度誘導(dǎo)的熔體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變發(fā)生的可能性、可逆性及溫度區(qū)間。并根據(jù)電阻率實驗的結(jié)果,通過改變?nèi)?BiXSb1-X)2Te3熱電材料的熔體熱歷史,采用熱分析法、凝固組織觀察、XRD、能譜分析、熱電性能測試等實驗手段,探索熔體熱處理對(BiXSb1-X)2Te3凝固行為、組織與性能的影響。主要創(chuàng)新性結(jié)論概述如下:
　　1、在(BiXSb1-X)2Te3(X=0.3,0

3、.4,0.5)合金液相線以上幾百度的溫度范圍內(nèi),升溫過程的電阻率-溫度曲線均出現(xiàn)了明顯的異常變化,而隨后降溫過程的曲線卻十分平滑,這些結(jié)果提示,三種合金在升溫過程中發(fā)生了溫度誘導(dǎo)的熔體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變,且該熔體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變是不可逆的。
　　2、凝固熱分析及組織檢驗表明:(BiXSb1-X)2Te3(X=0.3,0.4,0.5)合金的凝固組織由兩相組成;熔體結(jié)構(gòu)狀態(tài)發(fā)生改變的(BiXSb1-X)2Te3合金,其凝固形核過冷度和生長過冷度增大,形

4、核主導(dǎo)階段潛熱釋放的速度增大,形核率明顯提高,并且條狀金屬間化合物相(BiXSb1-X)2Te3細(xì)化;此外,凝固組織的擇優(yōu)取向性減弱, Te基固溶體相的含量增多。
　　3、Bi0.3Sb1.7Te3、Bi0.5Sb1.5Te3材料Seebeck系數(shù)及電阻率測試結(jié)果表明,熔體結(jié)構(gòu)狀態(tài)對(BiXSb1-X)2Te3(X=0.3,0.5)材料熱電性能有顯著的影響。與熔體狀態(tài)發(fā)生改變前的凝固試樣相比,熔體結(jié)構(gòu)狀態(tài)發(fā)生改變后凝固試樣的See