N型和P型Si80Ge20合金制备及热电性能

对N型Si80Ge20(P4)x及P型Si80Ge20Bx固溶体合金的化学计量比进行了研究,采用已总结出的最佳工艺条件,制备了一系列N型、P型固溶体合金,并比较了各系列样品的热电性能.结果表明,x=1.5的N型Si80Ge20(P4)x固溶体合金具备良好的热电性能,与未掺杂Si80Ge20固溶体合金相比,最高热电优值ZT为0.651,提高了3.34倍.x=1.5的P型Si80Ge20Bx固溶体合金也具备较佳的热电性能,最高热电优值(ZT)值为0.538.     

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。     

β-FeSi2基热电材料的研究进展

介绍了β-FeSi2合金的基本特性和制备方法。评述了目前通过不同的元素掺杂可制得N型或P型β-FeSi2基半导体材料以及在热电性能方面取得的重要大进展。其中掺杂Co,B元素可得到N型β-FeSi2基半导体材料,且掺杂Co,在850K最大ZT值为0.4;而掺杂B,高于800K时Z值是未掺杂3￣6倍,在667K最大Z值为1.18×10-4K-1。掺杂Mn,Cu,Al可获得P型β-FeSi2基半导体材料,掺杂Mn在873K时最大Z值达2×10-4K-1;掺杂Cu可缩短β相的生成时间;掺杂Al,在743K获得的最大Z值为1.55×10-4K-1。指出通过结构优化、组分调整,进一步提高β-FeSi2基合金的热电性能。     

Co对Ni-Mn-Sn系哈斯勒热电合金组织与性能的影响

基于Heusler型合金的各项优异性能,运用机械球磨、真空熔炼以及热处理工艺制备了Co元素掺杂的Ni_(50-x)Co_xMn_(39)Sn_(11)(x=0,2,4,6)系Heusler型系列块体材料。采用光学显微镜,能谱仪对块体试样进行组织结构的表征,利用激光导热仪、热电参数测试系统测试试样的热电性能,研究了不同温度条件下掺杂Co元素对Ni基Heusler型合金材料的组织结构及热电性能的影响规律。结果表明:适量的Co掺杂,可以改善材料的热电性能,使得电导率随掺杂量的增加而增大。掺杂后试样的热电优值升高,且x=6试样在700K获得最大热电优值。     

新能源材料

机械合金化。热压及熔淬法制造热电材料BizTe2.85Seo0.15;引入高密度界面法提高Chimney-Ladder化合物热电性能;用NaAISi合成Mn（AI,Si-1一x）2＋6固溶体及其热电性能;电弧熔炼法和放电等离子烧结法并用的Ba8AI16Si30基笼形包合物的热电性能;二维晶格缺陷对TiO：一,热导率和电导率的影响;过渡族金属氧化物热电势理论研究;在Ga节点掺Cu对AgGaTe2热电性能的影响;与离子液体复合的（Bj,Sb）2Te3基热电材料;在黄铜型结构AgGaTe2的Ga节点掺杂Cu对热电性能影响;过渡族金属氧化物巨大热电势理论     

机械合金化制备N型Si80Ge20块体热电材料的微观结构与电性能的研究

本文采用球磨工艺合成了SiGe合金粉末,结合放电等离子烧结制备出了掺杂GaP与P的N型Si<,80>Ge<,20>块体合金.利用XRD、SEM等手段对球磨粉末与烧结体进行了表征,并对烧结体进行了电性能的测试.结果表明:Si、Ge粉末经球磨后可完全形成单相的SiGe合金;通过谢乐公式的计算,机械合金化的合金粉末的平均品粒...     

Ga、K双掺杂对N型Bi_2Te_(2.7)Se_(0.3)材料热电性能的影响

采用真空熔炼及热压方法制备了Ga和K双掺杂N型Bi2Te2.7Se0.3热电材料。XRD分析结果表明,Ga和K已经完全固溶到Bi2Te2.7Se0.3晶体结构中,形成了单相固溶体合金。SEM分析表明,材料组织致密且有层状结构特征。通过Ga和K部分替代Bi,在300~500 K的大部分温度范围内,Ga和K双掺杂对提高Bi2Te2.7Se0.3的Seebeck系数产生了积极的作用,同时双掺杂样品的电导率也得到明显的提高。Ga和K双掺杂样品的热导率都大于未掺杂的Bi2Te2.7Se0.3,Ga0.02Bi1.94K0.04Te2.7Se0.3合金在500 K获得ZT最大值为1.05。     

Sb掺杂对Mg_2Si基化合物热电性能的影响(英文)

采用感应熔炼和真空热压的方法制备了Sb掺杂和未掺杂的Mg2Si基热电材料.研究了Sb掺杂对Mg2Si基热电材料的结构以及热电特性的影响.结果表明:通过Sb掺杂使得载流子浓度从3.07x1019 cm-3增加到1.25x1020 cm-3,电子有效质量也相应增加.测试了从室温到800 K下试样的Seebeck系数,电导率和热导率.结果显示,0.3 at%Sb掺杂使得电导率得到显著增加,在783 K时,ZT值达到0.7.     

Co对重掺Sm的FeSi2基热电材料电学性能的影响

用悬浮熔炼法制备了含Sm和Co的N型FeSi2 基热电材料 ,研究了Co对含Sm的FeSi2 材料电学性能的影响。结果表明 ,材料的电学性能是由两种掺杂元素共同决定的 :Sm能明显降低样品的电阻率 ,而适量的Co能提高重掺Sm的FeSi2 基热电材料的α值和功率因子 ,Co在含Sm的FeSi2 中的最佳掺杂摩尔分数为 2 .2 3%左右。     

M-Rh-O热电材料的研究进展

综述了La-Rh-O、Bi-Rh-O、Cu-Rh-O、Ca-Rh-O、Zn-Rh-O、Li-Rh-O系列铑基氧化物热电材料的最新研究工作,分析其晶体结构、制备方法、元素掺杂对热电性能的影响,认为铑基氧化物热电材料是目前很有潜能的新型热电材料。     

Influence of Pre-Compressive Creep on Internal Friction Stress and Creep Parameters of Nickel-Base Single Crystal Superalloys

By means of pre-compressive creep treatment, the cubic γ′ phase in a nickel base single crystal superalloy is transformed into the P-type rafted structure. And the influence of the pre-compressive creep on the internal friction stress and creep lifetimes of the superalloy are investigated by means of the measurement of the creep curves and microstructure observation. Results show that, compared to the P-type structure alloy, the full heat treated state alloy displays a bigger internal friction stress value ...     

Local microstructure of Ge layers buried in a silicon crystal studied by extended X-ray absorption fine structure

The local structure of Si-capped Ge quantum dots formed in Stranski–Krastanov growth mode on a (001) Si substrate was probed by X-ray absorption at the Ge K-edge. Analysis by extended X-ray absorption fine structure (EXAFS) was performed under the assumption of a solid solution model of the Si distribution inside the quantum dots (QDs) and taking into account polarization effects. It was found that QDs formed for 8 ML are strained and the Ge–Ge and Ge–Si bond lengths vary with direction. The Si content inside the QDs was found to be at a level of ∼25 at.% for strained (8 ML sample) QDs and ∼12 at.% for unstrained (10 ML sample) QDs. This work demonstrates the usefulness of EXAFS analysis for the determination of the local atomic structure in covered low-dimensional structures.     

半固态挤压铸造A356合金在热处理过程中的组织和性能演化

半固态挤压铸造的A356合金首先在540℃下进行固溶处理,随着固溶温度升高,Mg和Si原子逐渐溶解于基体中,并产生了固溶强化作用。抗拉强度、延伸率和硬度在固溶6 h达到峰值,之后合金力学性能随固溶时间延长而下降。在固溶处理之后合金在180℃下进行了不同时间的时效处理。随着时效时间延长,Mg₂Si相逐渐在基体中析出,析出相显著球化细化,尺寸约为2μm。经过对合金组织和力学性能的分析,半固态挤压铸造A356合金的最佳热处理制度为:540℃固溶6h,180℃时效4h。经过固溶和时效处理后的合金抗拉强度达到336 MPa,延伸率达到6.9%,硬度达到1240 MPa,相较于热处理前的性能提升了106.7%。     

挤压铸造A356.2铝合金发动机悬置支架的组织与性能

以挤压铸造A356.2铝合金发动机悬置支架为研究对象,对支架铸态组织、不同固溶时效热处理后的显微组织与力学性能,以及内部缺陷进行了分析研究。结果表明,挤压铸造A356.2铝合金铸态组织由α-Al相和Al-Si共晶组成,晶粒尺寸约为148μm,二次枝晶间距约为20μm;经固溶时效处理后,共晶Si一部分溶入α-Al相中,一部分以粒状、球状形式分布在α-Al晶界;固溶时间、时效温度和时效时间对A356.2合金的力学性能有一定影响。试样经过535℃×6h固溶+8min水淬+170℃×6h时效处理后,抗拉强度为340.5MPa,屈服强度为274.5MPa,伸长率为10%,满足支架整体力学性能要求。     

静磁场下热电磁效应及其对凝固组织的影响

由于塞贝克效应,当施加一个温度梯度时,在凝固界面将会产生一个热电流。在磁场下定向凝固过程中热电流和静磁场相互作用将会产生一个显著的热电磁力。此磁力将会诱发各种现象,比如液体搅拌、固相运动以及固相受力。由于在金属的凝固过程中常常存在温度梯度,这些效应将会普遍存在。在较小和适度的磁场下热电磁力将促进液体的流动,在较强的磁场下其将抑制液体的流动。另外,热电磁流有多尺度效应,即尺度越小,抑制液体流动所需的磁场越高。至今,已经完成了大量涉及多种合金的实验,所有的实验结果均表明在凝固前沿和糊状区均存在热电磁流。热电磁流动显著地影响凝固过程中微观和宏观偏析、凝固组织以及糊状区晶界结构。热电磁流动的方向以及相应的偏析可以通过改变磁场的方向而被控制。另一方面,作用于固相的热电磁力也将显著地影响固相凝固组织,表现为固相所受的热电磁力导致枝晶的断裂、枝晶碎片的运动和柱状晶-等轴晶转变等。近年来,同步辐射X射线成像技术被应用于实时观测在横向磁场下定向凝固过程中枝晶的生长行为,观察在磁场下枝晶发生断裂和枝晶碎片沿一定方向运动的行为,这进一步证实了磁场下热电磁效应在凝固过程中显著地影响凝固组织。     

热处理工艺对Mg-6Zn-2.5Cu镁合金显微组织和力学性能的影响

利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)和力学试验机等研究了铸造Mg-6Zn-2.5Cu合金在铸态、固溶和时效处理下的显微组织和力学性能。结果表明:合金的铸态组织主要由α-Mg和(α-Mg+MgZn2+Mg2Cu+CuZnMg)共晶相组成。在455℃固溶12~36 h时,随着时间增加,固溶效果逐渐增强,且在20 h时合金获得了较理想的显微组织及218 MPa的抗拉强度和8.68%的伸长率。随后在180℃时效6~72 h后,合金的拉伸性能随时效时间的增加呈先增加后减小的趋势,其中时效24 h时后,合金的抗拉强度和硬度达到峰值,分别为249.5 MPa和64.6 HV0.1,比铸态的分别提高了66.5 MPa和26.29%,伸长率在时效12 h时后达到了峰值6.72%。铸态合金的断裂方式以沿晶断裂为主,时效处理后合金的断裂方式为准解理断裂。     

Zr-1Nb-xGe 合金在 400 ℃过热蒸汽中耐腐蚀性能的研究

利用高压釜腐蚀实验研究了Zr-1Nb-xGe (x=0,0.05,0.1,0.2,质量分数,%) 合金在400 ℃,10.3 MPa过热蒸汽中的耐腐蚀性能;利用SEM和TEM分别观察了合金和氧化膜的显微组织。结果表明：添加Ge可以改善Zr-1Nb合金的耐腐蚀性能,当Ge含量为0.05%时效果最佳。在Zr-1Nb-xGe合金中存在4种第二相,分别是β-Nb,Zr(Nb,Fe,Cr)₂,Zr(Nb,Fe,Cr,Ge)₂和尺寸较大的Zr₃Ge。Ge在Zr-1Nb合金α-Zr基体中的最大固溶含量在0.05%~0.1%之间,固溶的Ge可以有效延缓氧化膜中显微组织的演化,从而改善合金的耐腐蚀性能;当Ge含量超过合金的固溶含量时,会形成Zr(Nb,Fe,Cr,Ge)₂以及尺寸较大的Zr₃Ge第二相,Zr₃Ge会使耐腐蚀性能降低。     

Study of the effect of Ti and Ge in the microstructure of Nb–24Ti–18Si–5Ge in situ composite

The effects of Ti and Ge on the microstructure and hardness of the as cast and heat treated Nb-24Ti–18Si–5Ge (at.%) alloy (ZF3) were studied. There was macrosegregation of Si. The phases present in the as cast alloy (ZF3-AC) were the (Nb,Ti)_ss, and the (Nb,Ti)₃(Si,Ge), β(Nb,Ti)₅(Si,Ge)₃ and hexagonal (Ti,Nb)₅(Si,Ge)₃ silicides, with the latter forming a eutectic with the solid solution. The same phases were present after heat treatment at 1200 °C for 100 h (ZH3-HT12) but only the (Nb,Ti)_ss, and the (Nb,Ti)₃(Si,Ge) and (Nb,Ti)₅(Si,Ge)₃ silicides were present after 100 h at 1500 °C (ZF3-HT15) where TiO₂ was also formed. Alloying with Ti did not stabilise the (Nb,Ti)_ss + (Nb,Ti)₃Si eutectic. The formation of the eutectic in ZF3-AC was strongly influenced by the partitioning behaviour of Ti in the solidifying melt that was enhanced by the presence of Ge. There were Ti rich areas in the (Nb,Ti)_ss and the (Nb,Ti)₃(Si,Ge) silicide only in ZF3-AC. The solubility of Ge in (Nb,Ti)₃(Si,Ge) increased after heat treatment at 1500 °C. The transformation of β(Nb,Ti)₅(Si,Ge)₃ to α(Nb,Ti)₅(Si,Ge)₃ progressed from ZF3-HT12 to ZF3-HT15 but equilibrium was not reached in ZF3-HT15. The synergy of Ti with Ge resulted to a strong hardening effect and a remarkable retention of the hardness. Alloying with Ti led to a reduction of the hardness of Nb₅Si₃ and to an increase of the hardness of Nb₃Si. The synergy of Ti with Ge resulted to a strong hardening effect for the (Nb,Ti)_ss.