2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、近年來,鈷基氧化物熱電材料由于其獨特的層狀晶體結(jié)構(gòu)和熱電傳輸特性,以及在廢氣、廢熱等中溫熱電轉(zhuǎn)換領(lǐng)域的潛在應(yīng)用,受到了廣泛關(guān)注。本文以Ca3Co4O9基化合物為研究對象,分別將溶膠—凝膠法和固相反應(yīng)法與放電等離子燒結(jié)(SPS)技術(shù)相結(jié)合,快速制備了鈷基氧化物塊體材料,并采用X射線衍射、掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、電參數(shù)測試儀、激光熱導(dǎo)儀等先進手段,分別對制備工藝、顯微結(jié)構(gòu)和熱電性能進行了系統(tǒng)研究。 利用溶膠—凝膠和放電等離子

2、燒結(jié)法制備了Ca3Co4O9塊體,系統(tǒng)研究了SPS燒結(jié)條件對其織構(gòu)和熱電性能的影響規(guī)律。實驗結(jié)果表明:放電等離子燒結(jié)有利于Ca3Co4O9織構(gòu)的形成,片狀晶粒沿(001)面定向排列。在一定范圍內(nèi),隨著SPS燒結(jié)溫度、壓力的增大以及燒結(jié)時間的延長,Ca3Co4O9燒結(jié)體的取向度和致密度增大,晶粒排列更有序,使得電阻率大幅度降低的同時,保持較低的熱導(dǎo)率和較高的Seebeck系數(shù)。其中,SPS燒結(jié)時間對熱電性能的影響最大,當SPS燒結(jié)溫度為8

3、00℃,壓力30MPa,燒結(jié)時間為5min時得到的樣品在700℃的ZT值約為0.20,而2h燒結(jié)樣品的ZT值得到大幅度提高,其值可達0.40。粉末預(yù)磁化能夠在一定程度上優(yōu)化Ca3Co4O9化合物的熱電性能,但總體來說改善作用較小,尤其是燒結(jié)時間較長時。燒結(jié)時間為2h時的樣品在700℃獲得最大ZT值0.41。 采用固相反應(yīng)和放電等離子燒結(jié)法制備了Ca3Co4O9塊體材料。與溶膠-凝膠法制備的粉體相比,固相反應(yīng)法制備的粉體粒度分布不

4、均勻,易團聚,SPS燒結(jié)體的取向度也不高。SPS800℃燒結(jié)5min時,Ca3Co4O9化合物的最大ZT值比用溶膠-凝膠法制備的塊體的最大ZT值降低一倍。因此Sol-gel-SPS法更適合制備Ca3Co4O9化合物。 采用溶膠-凝膠法制備出的Ca3-x(La/Ba)xCo4O9(x=0-0.4)前驅(qū)體,經(jīng)800℃進行5h的高溫處理后,將所得粉體進行放電等離子燒結(jié),SPS壓力為30MPa,燒結(jié)溫度為800℃,燒結(jié)時間為5min~2

5、h,最終可得到單相的Ca3x(La/Ba)xCo4O9(x=0-0.4)塊體。一定量La和Ba的摻雜能夠提高材料電導(dǎo)率和Seebeck系數(shù),降低熱導(dǎo)率,從而提高ZT值。當La摻雜量達到x=0.1,Ba摻雜量達到x=0.2時,Ca3-x(La/Ba)xCo4O9化合物ZT值最大,700℃時分別為0.23和0.28。SPS燒結(jié)時間為2h時,Ca2.8Ba0.2Co4O9化合物ZT值可達0.43。但當摻雜量達到一定水平后ZT值會有所下降。這可

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