放电等离子体烧结原位制备SiC-TiC-Ti3SiC2复合材料

采用Ti,Si,C以及少量的Al,应用放电等离子体烧结设备,在1350℃烧结得到不含有TiC的SiC-Ti3SiC2复合材料,其中SiC理论体积含量为50%.材料表面气孔率为2.72%.材料的硬度为10.09 GPa,断裂韧性为5.66MPa·m1/2,硬度低的原因是由于材料不够致密.提高烧结温度到1450℃,XRD结果表明材料中有了TiC的存在,这说明提高烧结温度以后,Ti3SiC2发生了分解.但是材料表面气孔率为0.64%,材料的硬度达到了18.07 GPa,同时,材料的断裂韧性值达到了6.30 MPa·m1/2.实验表明,仅提高烧结温度100℃,使Ti3SiC2部分分解得到TiC,就能够提高材料的硬度和断裂韧性.     

CoSb3基方钴矿热电材料保护涂层研究进展

热电转换技术可以利用固体中载流子输运实现热能与电能之间的相互转换,该技术具备无污染、无传动、无噪声等一系列优势。在太阳能光热复合发电、工业生产余废热回收利用等方面都极具潜力,为缓解环境及能源压力提供了新的研究方向。热电转换技术的性能通过无量纲优值ZT来衡量,ZT=S~2σT/κ,其中S是塞贝克系数,σ是电导率,T是绝对温度,κ是热导率。但目前热电器件转换与普通热机发电效率存在较大的差距,相对较低的转换效率是由于材料热电转换性能较低,即ZT优值较低导致。理论研究表明,热电材料ZT优值达到1以上就具备了商业应用价值。作为典型电子晶体-声子玻璃热电材料之一,锑化钴(CoSb_3)基方钴矿热电材料具有优异的热电性能,在过去20多年被广泛研究。填充、掺杂、纳米复合等方式能有效提升CoSb_3基热电材料的性能,其ZT值从CoSb_3二元方钴矿的0.5左右提升到了填充方钴矿的1.7～2.0。CoSb_3基方钴矿成为了最具潜力的中温区(500～850 K)的发电热电材料之一,CoSb_3基方钴矿热电器件的设计、集成、服役行为也随之展开。相关研究显示,CoSb_3基方钴矿热电转换器件在高温服役过程中,材料的劣化(如材料的氧化,元素的升华以及服役期间界面扩散等)会导致整个器件性能的降低,严重阻碍了方钴矿材料的商业化应用。打破限制CoSb_3基方钴矿器件实际应用的技术壁垒,扩大其应用领域,解决CoSb_3基方钴矿材料本身高温劣化性问题是当前方钴矿器件研究的热点之一。本文综述了CoSb_3基方钴矿热电材料的氧化、Sb元素升华等导致材料及器件失效的主要形式和各种CoSb_3基方钴矿热电材料保护涂层的最新研究进展,如金属类涂层Ti、Mo、Pt等,非金属类涂层玻璃、陶瓷、气凝胶等,以及复合涂层对方钴矿基材料的保护性能,以期为CoSb_3基方钴矿热电器件材料劣化性问题的解决提供参考。在热电器件实际服役中,各种热电材料都存在元素升华的现象,并且这些材料在氧分压过高的环境中工作同样面临着氧化问题,该综述对其他热电材料的保护、延长热电器件的使用寿命方面也具有一定的参考价值。     

高填充量BaxEuyCo4Sb12方钴矿热电性能研究（英文）

利用熔融法和等离子放电烧结(SPS)制备单相双原子填充BaxEuyCo4Sb12方钴矿材料并测试其高温热电性能。实验发现,在高填充量下(x+y>40%),材料在高温时具有高的功率因子(>60 W/(cm K2))。在方钴矿的晶格空洞中同时引入Ba和Eu两种填充原子,能增强晶格声子散射,从而大幅降低方钴矿的晶格热导。实验证实,BaxEuyCo4Sb12体系的晶格热导显著降低,其室温晶格热导最低达1.7 W/(m K)。与此对应的是双原子填充BaxEuyCo4Sb12方钴矿材料的热电优值(ZT值)明显增大,其中Ba0.19Eu0.23Co4Sb12的ZT值在850 K时达到了1.3。     

汽车传动系万向传动装置的多目标优化设计

提出了汽车传动系万向传动装置的多目标优化设计的数学模型,选用合适的优化算法,编制了计算程序。实例计算表明,多目标优化设计比单目标优化设计更全面、更合理。     

SPS原位反应制备TiSi2基复合材料的微观结构和性能研究

以工业用硅粉、碳粉和碳化钛粉为原料,利用放电等离子烧结技术原位反应制备了TiSi2-SiC两相复合材料和TiSi2-SiC-Ti3SiC2三相复合材料.利用XRD、FESEM和TEM对复合材料的相组成和微观结构进行了研究.结果表明,基体相TiSi2的晶粒尺寸在1um以上,反应生成的SiC颗粒尺度在200～300nm,且均匀弥散分布在TiSi2基体中.TiSi2-SiC材料的硬度、断裂韧性和抗弯强度随着SiC含量的增加都有一定程度的提高.Ti3SiC2三元相的引入大大提高了TiSi2-SiC-Ti3SiC2复合材料的力学性能. SiC和Ti2SiC2的引入对TiSi2-SiC复合材料在高温下的电导率和热导率影响较小.     

Te掺杂对TiCoSb基Half-Heusler化合物高温热电性能的影响

采用固相反应法制备了Te掺杂的TiCoSb基half-Hcuslcr化合物。X射线衍射分析表明，Te掺杂的TiCoSb化合物是单相。在300～850K的温度范围内测量了材料的电阻率、赛贝克系数和热导率。结果表明：未经掺杂的TiCoSb化合物是n型半导体，在高温下有很高的赛贝克系数。在Sb位掺杂Te后，材料的电阻率和赛贝克系数的绝对值随着掺杂量的增加明显降低。材料的热导率随着掺杂量的增加而呈小幅度减小。Te掺杂后材料ZT值提高，最高的ZT值比基体提高了5倍多。