| 服役条件下方钴矿基热电元件的界面应力分析（英文） |
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| 作者姓名： | 邵笑 刘睿恒 王亮 初靖 白光辉 柏胜强 顾明 张丽娜 马伟 陈立东 |
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| 作者单位： | 1. 中国科学院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室;2. 中国科学院大学;3. 中国科学院大学材料科学与光电技术学院;4. 空间物理重点实验室 |
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| 基金项目： | National Natural Science Foundation of China(51572282,51632010,11572050)； |
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| 摘 要： | 热电器件中,界面可靠性是影响整体稳定和功率输出的关键因素。对于方钴矿(SKD)器件,热电臂和电极通过扩散阻挡层(DBL)连接。在高温下,DBL与SKD、电极之间会发生反应并生成复杂的界面结构,导致界面附近的热、电、力学性能发生变化。本研究根据实际界面结构建立了包含微观结构的有限元模型,并将其用于分析方钴矿基元件的界面应力状态。采用单层模型对DBL材料参数进行了筛选,发现热膨胀系数(CTE)和弹性模量(E)对第一主应力有显著影响。采用包含界面微结构的多层模型定量模拟了不同老化温度、时间下元件内部的应力分布,结果表明在SKD/Zr和SKD/Nb中,CoSb2反应层最为薄弱,随着老化时间的延长,反应层的厚度增加,界面应力变大。同时,元件的拉伸试验结果与计算结果吻合较好,验证了模型的准确性与可行性。本研究为提升SKD/DBL元件的结构稳定性提供了指导,同时也为精确模拟多层结构中的应力状态提供了研究思路。
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| 关 键 词： | 热电元件 扩散阻挡层 有限元模型 拉伸强度 |
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