n型Bi2Te3熱電材料的制備及其力學性能評價.pdf

1、熱電材料能夠實現(xiàn)電能和熱能之間的直接轉換，它具有使用壽命長、穩(wěn)定性好、環(huán)境友好等優(yōu)點，在很多領域得到了應用，主要用于熱電制冷與溫差發(fā)電。Bi2Te3基合金是目前室溫附近性能最佳的熱電轉換材料，在微電子、計算機以及航天等諸多領域已廣泛用于局部制冷與溫度控制。碲化鉍的晶體結構屬三方晶系，由于其各向異性，通常采用晶體生長的方法以獲得具有理想熱電性能的晶體材料。但相鄰的Te原子層間以較弱的范德華力結合而極易發(fā)生解理，較低的機械強度造成材料的加工

2、困難、良品率低，嚴重影響了其實際應用。等離子活化燒結SPS(Spark Plasma Sintering)作為一種新的燒結工藝在熱電材料方向的進步讓研究人員看到了熱電材料性能提升的希望，它是一種制備塊體材料的燒結方法，具有升溫速度快、燒結時間短、冷卻迅速、燒結氣氛可控和節(jié)能環(huán)保等特點，它已經(jīng)在納米材料、復合材料等的制備中顯示了極大的優(yōu)越性，是一項有重要使用價值和廣泛前景的燒結新技術。MSP(Modified Small Punch)試驗

3、法是適合陶瓷等脆性材料的小樣品力學性能評價方法。該方法結合了沖壓測試和雙軸彎曲試驗的優(yōu)勢，其最大特點是采用圓形或方形片狀小樣品，樣品制備簡單、測試簡便，而且具有樣品固定方便、能精確確定高溫塑性變形位移等突出優(yōu)勢，因此在室溫和高溫的材料評價中得到廣泛應用。
　　 本論文采用SPS技術燒結商業(yè)應用的區(qū)熔n型Bi2Te3熱電材料，得到了織構化的Bi2Te3塊體材料。對塊體材料用直流六點電極法，脈沖激光微擾法等方法進行熱電性能測試，結果

4、表明:其電傳輸性能即品質(zhì)因子(α2σ)，在室溫(300K)對應于400℃、420℃、440℃燒結溫度下分別為30.6×10-4W/mK2、31.2×10-4W/mK2和30.8×104W/mK2，即燒結溫度為420℃對應于略微最大值;通過計算，400℃燒結溫度制備下的樣品具有最高的ZT，在測試溫度405K可達到0.79。
　　 首次利用MSP試驗法對n型Bi2Te3塊體材料進行強度和疲勞性能的研究。通過MSP試驗法，得到了400