增强调制掺杂Si80Ge20基热电材料功率因子的研究

采用成熟工艺制备了N型、P型调制掺杂型Si80Ge20基固溶体合金及等化学计量比的均匀掺杂型Si80Ge20基固溶体合金,重点研究了两类固溶体合金的热电性能。结果表明：温度为773 K时,N型系列、P型系列,调制掺杂型固溶体合金较均匀掺杂型的功率因子分别提高了13.6%和49.2%,热电优值ZT分别提高了7.9%和12.9%     

P型和N型硅锗合金的制备及热电性能

热电优值是评价高温热电材料性能的重要指标。以硅锗基合金为研究对象,实验掺入了不同含量的硼元素和磷元素制备成P型和N型硅锗基合金。通过微观组织、热电性能的分析。结果表明,掺入杂质能够提高热电材料的热电优值。     

P型和N型硅锗合金的制备及热电性能

热电优值是评价高温热电材料性能的重要指标。以硅锗基合金为研究对象,实验掺入了不同含量的硼元素和磷元素制备成P型和N型硅锗基合金。通过微观组织、热电性能的分析。结果表明,掺入杂质能够提高热电材料的热电优值。     

N型YbxCo4Sb12热电材料及涂层的制备与性能研究

采用熔融-退火-放电等离子烧结工艺制备了YbxCo4Sb12(x=0.27,0.28,0.29,原子比)合金块体样品.XRD、SEM、EDS分析表明,成功合成了Yb掺杂的单相CoSb3热电材料.当Yb含量从0.27上升至0.29,材料的功率因子随温度的升高呈现先上升后下降趋势,热导率则先下降后上升.由于相对较高的功率因...     

制备工艺对N型Bi_2Te_(2.4)Se_(0.6)合金热电性能的影响

采用缓慢冷却和液氮淬火两种真空熔炼工艺得到Bi2Te2.4Se0.6合金铸锭,再将铸锭研磨后热压烧结制备N型多晶样品。采用XRD、FESEM、激光热导仪及电学性能测试仪对样品的物相组成、断面形貌和热电性能进行分析和研究。结果表明:制备的多晶样品为单相;振动研磨得到的粉末热压后保留大量的微米级(1~5μm)颗粒。结合取向因子的计算结果可以推断,样品中无明显的晶粒择优取向;采用液氮淬火制备的样品由于晶粒细化的影响,其热导率显著降低,热电性能得到改善。在300~500 K温度范围内,液氮淬火试样BTSRS-OM-HP具有最大的功率因子和最低的晶格热导率;室温至500 K范围内,样品的晶格热导率保持在0.42~0.51 W/(m.K)之间,在468 K时,获得最大ZT值0.87。     

快速凝固Gd5Si2Ge2合金的显微组织与相组成

研究了在真空电弧炉和快淬炉2种快速凝固条件下制备的Gd5Si2Ge2合金的显微组织与相组成。结果表明，Gd5Si2Ge2合金亿电弧炉熔炼条件下，具有不同质蟹的样品可以获得不同的显微组织与相组成。不同速度下，快淬甩带实验表明，在小于40m／s的快淬速度下，Gd5Si2Ge2合金为单斜Gd5Si2Ge2-型晶体结构：在50m／s的快淬速度下Gd5Si2Ge2合金包含Gd5Si4-型和Gd5Si2Ge2-型两相。证实了冷却速度对Gd5Si2Ge2合金的相组成有重要影响。     

Fe—Sm—Si热电合金的电学特性

采用悬浮熔炼法制备了Fe-Sm-Si热电合金材料,并研究了其电学输运特性。实验表明:在Fe1-xSmxSi2合金中,Sm为n型掺杂元素,Sm轻掺杂时,试样仍为p型,随着Sm量的增加,试样的Seebeck系数和功率因子都降低;Sm含量x 0.4的高Sm硅化物试样为n型,其中,热电性能最好的试样成分为Fe0.6Sm0.4Si2,其电阻率在10-5W穖数量级,而Seebeck系数仍达到80 mV稫-1左右。其机理被认为是由于Sm的4f层电子的贡献。     

硅纳米线复合Mg2Si基热电材料的制备与性能研究

利用溶液法混合粉体并通过电场激活压力辅助烧结(FAPAS)方法制备了不同硅纳米线含量的Mg_2Si基复合热电材料,研究了硅纳米线的掺入及含量对基体材料热电性能的影响。结果表明:硅纳米线掺入后材料电导率大幅降低,塞贝克系数基本不变,热导率小幅降低。随着硅纳米线掺量增加,材料电导率降低,塞贝克系数稍有提高,热导率有升高趋势。硅纳米线掺量为0.1at%的样品在800 K时ZT值达到最高值0.5。     

电磁搅拌过共晶(Mg2Si)20Al80合金的显微组织

研究了电磁搅拌对(Mg2Si)20Al80合金铸态组织的影响.结果表明在常规铸造条件下, (Mg2Si)20Al80过共晶合金中初生Mg2Si为粗大的多角形块状.经过电磁搅拌初生Mg2Si得到明显细化,并成为棱角圆滑的块状或球团状,且随励磁电流的增大,初生Mg2Si越细小、圆整.但励磁电流增大到一定值后初生Mg2Si晶粒反而变得粗大,最佳搅拌的励磁电流为15-19A.电磁搅拌下的磷变质使初生Mg2Si的细化和粗化处于动态之中.     

含Sm、Mn的P型FeSi_2基热电材料的电学性能

用悬浮熔炼法制备了含Sm、Mn的P型FeSi2基热电材料。实验结果表明,其电学性能是由掺杂的两种元素共同决定的,Sm对降低样品电阻率的作用较大,而Mn有助于提高样品的热电动势率。要保证有较高功率因子,Mn、Sm掺杂总摩尔分数应小于5%,而Mn的最佳掺杂摩尔分数在1.7%左右。     

B掺杂p型SiGe合金的制备与热电性能表征

以一定化学计量比均匀混合的Si、Ge、B混合粉末为原材料,使用放电等离子烧结(SPS)一步法合金化制备了p型Si₈₀Ge₂₀B_x(x=0.5,1.0,2.0)合金热电材料,并对样品的组成、微观形貌、热电性能进行了表征与分析。结果表明,放电等离子烧结过程实现原位合金化并烧结为块体材料。随着B掺杂量的增加,电导率明显提升,热导率显著下降,当温度为950K时,热导率为1.79W/(m·K)。在1050K时,ZT值达到了0.899。球磨和掺杂的协同作用使得SiGe合金基体内产生不同类型的缺陷特征而散射不同波长的声子,导致硅锗合金热导率的降低。     

SPS法制备p-型四元Al-Bi-Sb-Te合金的微结构与热电性能

采用SPS法制备了p-型四元Al-Bi-Sb-Te合金,研究其微结构和热电性能.结果表明:Al含量直接影响材料的电、热学输运性能.当材料中Al替代Sb元素后,四元合金AlxBi0.5Sb15-xTe3(x=0.05～0.2)的电导率明显增大;在室温附近,x=0.1的合金其电导率可达3.3×104Ω-1·m-1,大约是三元Bi0.5Sb1.5 Te3合金的2倍;四元合金系的最小Seebeck系数α为115μV/K,说明材料属p-型半导体;当温度为411 K时,合金AlxBi0.5-Sb1.5-xTe3(x=0.1)的ZT值出现最大值,其值为0.58,是同温度下典型三元Bi0.5Sb1.5Te3合金的1.6倍.     

微波辅助MgH2固相反应法制备Mg2Si1-xSnx基热电材料及性能研究

在微波作用下利用MgH2 、纳米 Si粉 、Sn粉和Bi粉进行固相反应,结合电场激活压力辅助合成法（FAPAS）制备了高纯Bi掺杂的Mg2Si1-xSnx（0.4≦x≦0.6）基固溶体热电材料,并对其微观结构和热电性能进行了表征。研究结果表明,MgH2替代传统原料Mg粉显著降低了固相反应温度且防止了Mg的挥发和氧化,同时微波快速低温加热有效抑制晶粒长大,可获得平均晶粒尺寸为200nm的高纯产物。在300-750K的温度区间对样品热电性能进行测试,结果表明细小的片层固溶体组织和Bi的掺杂有效降低了样品热导率,同时改善了其电性能,在600K时,含1.5at%Bi的Mg2Si0.4Sn0.6热电材料具有最大ZT值0.91。     

Structure and property of Ge/Si nanomultilayers prepared by magnetron sputtering

Ge/Si nanomultilayers were prepared using magnetron sputtering deposition and adjusting the growth conditions, such as the substrate temperature, sputtering pressure, sputtering power and annealing temperature. The surface topography and microstructure of the nanomultilayers were characterized by X-ray diffraction, Raman spectrometry and AFM. The favorable pressure of working gas was about 0.6 Pa in our experimental conditions. The surface of the as-deposited film is compact and smooth when the sputtering power is 2 W/cm². The as-deposited film is amorphous at room temperature, however, the film is crystalline at the deposition temperature of 300 °C. When the annealing temperature is 500 °C, the Ge/Si nanomultilayers transform into GeSi alloy because the thermal annealing activates Ge/Si atomic interdiffusion. At the annealing temperature of 700 °C, the interdiffusion increases and the amount of Ge in the germanosilicide phase had been decreased compared to that of the sample annealed at 600 °C. In addition, Ge may have segregated from the germanosilicide and lead to the formation of Ge nanocrystals. For the sample annealed beyond 800 °C, the strong agglomeration and the formation of Ge nanocrystals are present.     

纳米压痕法测量80Au/20Sn焊料热力性能

采用恒加载速率/载荷纳米压痕试验测量了25,75,125及200℃下80Au/20Sn焊料的热力性能.结果表明,加载速率、施加载荷和温度对压痕载荷位移曲线影响显著;80Au/20Sn焊料具有较强的加载速率敏感性,显著的尺寸效应,125和200℃下出现了明显的\     

铁-镍双掺杂方钴矿的合成与热电性能

采用微波加热合成结合放电等离子体烧结制备了铁-镍双掺杂方钴矿Co_(3.8-x)Fe_xNi_(0.2)Sb_(12) (x=0.05, 0.10, 0.15, 0.20)块体材料,并对其物相组成、晶粒尺寸、元素分布、热电性能等进行了系统研究。X射线衍射分析表明,样品X射线衍射峰与单相CoSb_3相符;场发射扫描电镜分析表明,样品晶粒尺寸为1～3μm、平均尺寸为1～2μm,各元素均匀分布;电性能分析表明,Ni/Fe双掺杂对电输运性能有进一步改善,最高功率因子为2.667×10~3μW·(m·K~2)~(-1);热性能分析表明,Fe掺杂对晶格热导率影响较小,晶格热导率与晶粒尺寸有关,主要热输运机制为晶界散射,Co_(3.65)Fe_(0.15)Ni_(0.2)Sb_(12)的最小晶格热导率为2.8 W·(m·K)~(-1)。Co_(3.7)Fe_(0.1)Ni_(0.2)Sb_(12)在773 K获得最大热电优值0.50,显著高于传统方法制备的Ni/Fe单掺杂或者双掺杂样品。     

强流脉冲电子束处理对Al-20Si合金微观组织和显微硬度的影响

研究了强流脉冲电子束处理对过共晶铝硅合金Al-20Si组织结构和显微硬度的影响.通过扫描电镜和X射线衍射对改性表面的组织特征进行了分析.扫描电镜结果表明,在电子束所诱导的顶部熔化层中,初生硅溶解在铝基体中形成了铝硅过饱和固溶体.相邻初生硅颗粒由于硅元素的扩散融合成大的初生硅颗粒.X射线衍射分析表明电子束处理后铝的晶格常数下降,晶格畸变增加.显微硬度测试结果指出初生硅的表面硬度在电子束处理后从中心向边缘呈现梯度分布,并且初生硅的中心硬度随脉冲次数的增加而减小.这表明强流脉冲电子束技术在处理过共晶铝硅合金初生硅组织中有着良好的应用前景.