利用钢渣研制多孔陶瓷滤球

本文利用炼钢厂钢渣，添加少量的天然矿物原料制备了气孔率58.21%、平均压碎强度18.94MPa的多孔陶瓷滤球.采用现代测试技术XRD、SEM对多孔陶瓷样品进行了相组成分析及显微结构观察.同时分析了用钢渣制作陶瓷滤球的可行性，展望了它的应用前景。     

(GeTe)nBi2Te3的结构与热电性能研究

在GeTe-Bi₂Te₃赝二元系统中, (GeTe)_n(Bi₂Te₃)_m化合物往往具有较低的晶格热导率, 但其中很多组分的热电性能尚未得到系统研究。本研究通过熔融、淬火、退火结合放电等离子烧结工艺制备了一系列(GeTe)_nBi₂Te₃(n=10, 11, 12, 13, 14)单相多晶样品, 并对其相组成和热电性能进行表征和研究。掺杂Bi₂Te₃可以显著增强点缺陷声子散射, 大幅度降低材料的晶格热导率, 在723 K时, (GeTe)₁₃Bi₂Te₃样品的总热导率低至1.63 W?m ^-1?K ^-1。此外, 掺杂Bi₂Te₃和调控GeTe的相对含量, 提高了材料的载流子有效质量, 即使在较高的载流子浓度下, 样品依然保持较高的塞贝克系数和功率因子, 在723 K, (GeTe)₁₃Bi₂Te₃样品获得最大的功率因子为2.88×10 ^-3 W?m ^-1?K ^-2, 最终(GeTe)₁₃Bi₂Te₃样品在723 K获得的最大ZT值达到1.27, 较未掺杂的GeTe样品提高了16%。     

Cu2S在脉冲电场下的超快速制备及其热电性能

Cu₂S是一种声子液体-电子晶体材料, 具有优良的热电性能, 但是传统的制备方法过程繁琐而且难以得到成分均匀、致密度高以及性能优良的块体材料。本研究引入了仅耗时30 s的强脉冲电场合成法来一步完成Cu₂S材料的合成与烧结。在强脉冲电场作用下Cu₂S的合成分为三步, 最初是形成了少量的CuS和Cu₂S, 接着生成了大部分Cu₂S与部分Cu_1.96S, 最终未完全反应的Cu_1.96S与Cu生成了完全单相的Cu₂S。本方法得到的Cu₂S块体是致密且均匀的单相, 并且包含丰富的多尺度微观结构。通过Cu缺失比可以使Cu_2-xS的性能得到优化, 其中Cu_1.97S能在873 K时获得最高的ZT(0.72), 相比于本征样品提升了49%。     

Te与In共掺杂对Cu2SnSe3热电性能的影响

Cu₂SnSe₃基化合物作为一种绿色环保的新型热电材料, 近年受到了研究者的广泛关注。然而, 本征Cu₂SnSe₃基化合物载流子浓度低、电性能较差。为优化Cu₂SnSe₃化合物的电热输运性能, 本研究采用熔融、退火结合放电等离子烧结技术制备了一系列Cu₂SnSe_3-xTe_x (x=0~0.2)和Cu₂Sn_1-yIn_ySe_2.9Te_0.1 (y=0.005~0.03)样品, 研究了Te固溶和In掺杂对材料电热输运性能的影响。Te在Cu₂SnSe_3-xTe_x (x=0~0.2)化合物中的固溶度为0.10, Te固溶显著增加了材料的载流子有效质量, 从本征Cu₂SnSe₃样品的0.2m_e增加到Cu₂SnSe_2.9Te_0.1样品的0.45m_e, 显著提高了材料的功率因子, Cu₂SnSe_2.99Te_0.01样品在300 K下获得最大功率因子为1.37 μW·cm^-1·K^-2。为了进一步提高材料的电传输性能, 本研究以Cu₂SnSe_2.9Te_0.1为基体并选取In在Sn位掺杂。In掺杂将Cu₂SnSe₃基化合物的载流子浓度从5.96×10¹⁸ cm^-3 (Cu₂SnSe_2.9Te_0.1)显著提高到2.06×10²⁰ cm^-3 (Cu₂Sn_0.975In_0.025Se_2.9Te_0.1)。调控载流子浓度促进了材料多价带参与电传输, 材料的电导率和载流子有效质量显著增加, 功率因子得到大幅度提升, 在473 K下Cu₂Sn_0.995In_0.005Se_2.9Te_0.1化合物获得最大功率因子为5.69 μW·cm^-1·K^-2。由于电输运行性能显著提升和晶格热导率降低, Cu₂Sn_0.985In_0.025Se_2.9Te_0.1样品在773 K下获得最大ZT为0.4, 较本征Cu₂SnSe₃样品提高了4倍。     

Nb掺杂Mo1-xWxSeTe固溶体的热-电输运性能优化

固溶结合掺杂是优化材料热电性能的有效途径。本研究采用固相反应结合等离子体活化烧结成功合成了一系列单相的Mo_1-xW_xSeTe(0≤x≤0.5)固溶体及其Nb掺杂产物。热电输运研究表明, W固溶结合Nb掺杂显著提高了Nb_2yMo_0.5-yW_0.5-ySeTe固溶体的载流子浓度、载流子迁移率、电导率和功率因子, 适当降低了样品的晶格热导率, 进而显著提高了材料的热电优值ZT。随着Nb掺杂量的增加, 掺杂引入的离散能级转变为连续的杂质能带, 同步提升了载流子浓度和载流子迁移率。取向性研究发现, 由于在平行方向晶格热导率较低, Nb_2yMo_0.5-yW_0.5-ySeTe固溶体在平行烧结压力方向的ZT略优。最优组分Nb_0.03Mo_0.485W_0.485SeTe在垂直于烧结压力和平行于烧结压力方向获得了最高ZT, 分别达到0.31和0.36(@823 K), 是目前MoSe₂基热电材料获得的最好结果之一。后续通过优化掺杂元素来改善Seebeck系数和功率因子, 将有望进一步提升MoSe₂基化合物的ZT。     

赤泥环保型清水砖的研究

利用氧化铝工业的废渣赤泥、粉煤灰及页岩为主要原料，通过加入添加剂，制备了高性能的环保型清水砖。测定了样品的气孔率及抗折强度，并采用XRD、SEM测试技术对样品的相组成和显微结构进行了分析。结果表明，清水砖气孔率达6．36%-48．01%，抗折强度达18．87--66．83MPa，由CaAl2SiO8、Fe2O3、Ca3Fe1.88（SiO4）3、Ca3（SiO4）3相组成，气孔均布于样品中，另外还讨论和分析了影响样品气孔率和抗折强度及微观结构的因素。     

Mg-Si-Sn基热电器件电极材料的优化选择与连接工艺

研究了采用不同放电等离子烧结(SPS)工艺获得的单质金属(Ni、Cu、Ag、Al)电极与Mg-Si-Sn基热电材料结合界面的微观形貌和成分分布特征, 测试了合金(Ni-Al、Cu-Al)、金属/合金复合电极材料的热膨胀系数、电导率和热导率等物性参数。实验结果表明: 通过SPS烧结可以有效实现电极材料与Mg-Si-Sn基材料的连接, 复合电极材料Ni-Al/Al(60:40)和Cu-Al/Cu(45:55)具有高的电导率和热导率, 并且热膨胀系数与Mg-Si-Sn基热电材料相匹配, 有可能成为Mg-Si-Sn基材料的较理想电极材料。     

快速非平衡技术制备ZrNiSn及其纳微结构与热电性能

利用外加引火剂的自蔓延高温合成(SHS)反应形成的"化学反应加热炉"引发ZrNiSn的SHS反应,在反应物坯体处于红热软化状态下快速加压制备得到致密的ZrNiSn块体。对材料物相及微结构进行表征,并对热电性能进行测试。结果表明:ZrNiSn内部存在大量纳米晶核和高浓度位错群及应力起伏区,极大地增强了声子散射,显著减小了声子平均自由程,进而降低了晶格热导率,并且热电性能得到优化,在873K时,ZT值为0.54。     

熔融旋甩制备Ce0.8Fe4-xNixSb12方钴矿的热电性能研究

采用熔融旋甩(MS)技术结合放电等离子烧结(SPS)工艺制备了方钴矿化合物Ce0.8Fe4-xNixSb12(x=0～0.15),并对样品进行了相组成及微观结构分析和热电性能表征.研究结果表明,所有样品均为单相且呈P型传导.Ni对Fe进行取代后,电导率有一定程度下降,但Seebeck系数得到显著提高.然而由于Ni取代同...     

赤泥环保型清水砖的研究

环保型清水砖是利用工业废渣赤泥、粉煤灰、页岩等为主要原料,通过加入一定的添加剂而制备出的一种新型墙体材料,它实现了对工业废渣赤泥、粉煤灰及页岩等的综合利用。实验研究了利用赤泥、粉煤灰、页岩等工业废渣,通过加入少量的天然矿物添加剂,采用陶瓷制备技术制备环保型清水砖,为推动我国墙体材料改革与发展探讨出一条新的途径。1试验赤泥、粉煤灰、页岩3种原料和调节制砖工艺性能的天然矿物添加剂分别干燥、球磨、过筛备用。共设计了7个配方组成,如表1所示。按比例配料、混料、压制成型、干燥及烧成,制得块状样品。添加剂A为改善样品…