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N型赝三元机械合金化冷压烧结热电材料的制备及其性能

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人工晶体学报 2005年第6期34卷 1074-1078页

作者：胡建民吕强荣剑英信江波王月媛哈尔滨师范大学物理系哈尔滨150025 哈尔滨师范大学阿城学院物理系 150301

本文采用机械合金化法成功制备了N型赝三元(Bi2Te3-Sb2Te3-Sb2Se3)合金粉体材料,该材料颗粒均匀、细小,颗粒尺寸在10～100nm量级.在此基础上采用冷压烧结法制备了N型赝三元机械合金化冷压烧结热电材料.研究了这种热电材料的电导率、塞... 详细信息

本文采用机械合金化法成功制备了N型赝三元(Bi2Te3-Sb2Te3-Sb2Se3)合金粉体材料,该材料颗粒均匀、细小,颗粒尺寸在10～100nm量级.在此基础上采用冷压烧结法制备了N型赝三元机械合金化冷压烧结热电材料.研究了这种热电材料的电导率、塞贝克系数与烧结温度的关系.

关键词：赝三元热电材料机械合金化冷压烧结

赝三元机械合金化掺Er热电材料的制备与性能研究

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赝三元机械合金化掺Er热电材料的制备与性能研究

作者：曹显莹哈尔滨师范大学

学位级别：硕士

热电材料又称温差电材料,它能够实现电能和热能的直接转换,BiTe基赝三元热电材料是室温下热电性能最好的热电材料之一,在室温致冷领域得到广泛应用。本文在国内外热电材料研究发展的基础上,采用机械合金化法制备了n型赝三元掺Er合金粉... 详细信息

热电材料又称温差电材料,它能够实现电能和热能的直接转换,BiTe基赝三元热电材料是室温下热电性能最好的热电材料之一,在室温致冷领域得到广泛应用。本文在国内外热电材料研究发展的基础上,采用机械合金化法制备了n型赝三元掺Er合金粉体材料。在此基础上采用热压法和冷压烧结法制备了赝三元掺Er合金块体材料,并通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和分析了赝三元机械合金化掺Er合金粉体和压制烧结材料的微观结构,通过测试块体材料的热电性能研究了Er掺杂浓度和制备工艺参数对材料热电性能的影响,对n型BiTe基赝三元机械合金化掺Er热电性能的改进和提高进行了有益的探索。此外,为了探索BiTe基热电材料新的制备方法,采用金属型定向凝固工艺制备了n型BiTe基赝三元多晶材料,通过扫描电镜(SEM)和电学性能的测试分析了材料的微观结构和电学性能,研究表明金属型定向凝固方法对材料的性能有一定的改善。本文将高纯度元素Bi、Sb、Te和Se(纯度≥99.99%)按n型赝三元材料的化学计量比与不同浓度的稀土Er混合,采用机械合金化方法成功制备了n型赝三元机械合金化掺Er粉体材料。XRD分析表明,单质元素Bi、Sb、Te、Se和稀土Er在以石油醚为球磨介质经100h球磨后实现了合金化;SEM分析表明,随着球磨的时间延长,晶体颗粒变的均匀细小,颗粒尺寸在5nm到50nm量级。使用n型赝三元机械合金化掺Er粉体材料,在不同的热压温度下采用热压方法制备了n型赝三元机械合金化掺Er热压块体材料。XRD分析表明,热压块体样品的主衍射峰峰强明显变矮,峰形变宽,d值变大,说明热压块体样品在热压过程中晶粒长大,晶体化程度加强。SEM分析表明,随着热压温度的升高,热压样品内部的空隙明显变小同时数量减少,晶粒间结合致密。热电参数分析表明,材料的热电性能与掺杂浓度、热压温度密切相关。材料的Seebeck系数随掺杂浓度的提高先增大后减小,在掺杂浓度为0.5wt%时达到最大;在热压温度为180～260℃的范围内,材料的Seebeck系数和电导率均随热压温度的升高而增大。在n型赝三元机械合金化掺Er合金粉体的基础上,采用冷压烧结法制备了n型赝三元机械合金化掺Er冷压烧结材料。热电性能测试结果表明,冷压烧结块体的热电性能与Er的掺杂浓度、烧结温度和烧结时间密切相关。发现随烧结温度的升高,材料的Seebeck系数、功率因子均表现出先增大后减小,在烧结温度450℃时,Seebeck系数、功率因子值均达到最大。而电导率随烧结温度升高表现出逐渐增大的趋势。在烧结温度为450℃,烧结时间为0.5h,随着Er含量的增加,材料的Seebeck系数随掺杂浓度增加而减小,在掺杂浓度为0.1wt%时,Seebeck系数达到最大。电导率随掺杂浓度的增大逐渐增大,Er含量为0.1wt%时具有最好的功率因子。随着烧结时间的变化,材料的Seebeck系数表现出先增大后减小的趋势,在1h时Seebeck系数最大。而电导率与功率因子均表现出先减小后增大的趋势。本文采用金属型定向凝固方法制备了n型赝三元块体多晶材料。并与区熔法制备的赝三元固溶体进行比较。研究结果表明采用金属型定向凝固方法制备N型(BiTe)(SbTe)(SbSe)化合物,可以大大缩短制备热电材料的时间,制备的材料的晶体生长有一定的取向,并且增加了材料的缺陷种类,如位错、晶界等,但由于微量的Fe杂质的混入,使得Seebeck系数减小,电导率增大。

关键词：赝三元热电材料稀土掺杂机械合金化压制烧结金属型定向凝固

(Sb_2Te_3)_(0.75(1-x))(Bi_2Te_3)_(0.25(1-x))(Sb_2Se_3)_x机械合金化粉体的制备及其冷压烧结样品的热电性能研究

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物理学报 2006年第9期55卷 4843-4848页

作者：胡建民信江波吕强王月媛荣剑英哈尔滨师范大学物理系哈尔滨师范大学阿城学院物理系阿城150301 牡丹江医学院电子技术教研室牡丹江157011 哈尔滨师范大学阿城学院物理系

采用机械合金化法制备了p型赝三元(Sb2Te3-Bi2Te3-Sb2Se3)合金粉体,对其进行XRD分析表明Te,Bi,Sb,Se单质粉末,经100h球磨后实现了合金化;SEM分析表明所得机械合金化粉体材料颗粒均匀、细小,颗粒尺寸在10nm到100nm量级.使用这种粉体制备... 详细信息

采用机械合金化法制备了p型赝三元(Sb2Te3-Bi2Te3-Sb2Se3)合金粉体,对其进行XRD分析表明Te,Bi,Sb,Se单质粉末,经100h球磨后实现了合金化;SEM分析表明所得机械合金化粉体材料颗粒均匀、细小,颗粒尺寸在10nm到100nm量级.使用这种粉体制备了冷压烧结块体样品,在室温下测量了温差电动势率(α)和电导率(σ),研究了烧结温度对材料热电性能的影响,结果表明在低于300℃的烧结温区,样品室温下的热电性能随烧结温度的升高不断提高,功率因子(α2σ)由未烧结样品的0.59μWcm-1K-2升高到在300℃下烧结样品的15.9μWcm-1K-2,这一结果对确定材料的最佳烧结温度具有重要意义.

关键词：赝三元热电材料机械合金化冷压烧结

N型赝三元机械合金化掺Er合金粉体的制备及其冷压烧结样品的热电性能研究

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金属功能材料 2018年第6期25卷 46-51页

作者：曹显莹曲阳哈尔滨石油学院

采用机械合金化方法制备了掺杂稀土Er的n型赝三元(Bi2Te3)0.90(Sb2Te3)0.05(Sb2Se3)0.05合金粉体,XRD分析表明,经100h球磨实现了稀土Er与赝三元晶体的合金化,通过SEM图片分析表明,球磨100h后颗粒尺寸达到5~50nm量级。使用n型赝三元掺Er... 详细信息

采用机械合金化方法制备了掺杂稀土Er的n型赝三元(Bi2Te3)0.90(Sb2Te3)0.05(Sb2Se3)0.05合金粉体,XRD分析表明,经100h球磨实现了稀土Er与赝三元晶体的合金化,通过SEM图片分析表明,球磨100h后颗粒尺寸达到5~50nm量级。使用n型赝三元掺Er合金粉体在烧结时间0.5h下制备了冷压烧结块体,在室温下测量了Seebeck系数(α)和电导率(σ),结果表明,随烧结温度的升高,Seebeck系数表现逐渐减小的趋势,电导率逐渐随烧结温度增加而增大。随着Er掺杂浓度的增加,冷压烧结样品的Seebeck系数绝对值呈先增加而后减小趋势,在掺杂浓度为0.2%(质量分数)时达到最大,约为159.6μV·K^-1,电导率随掺杂浓度的增加逐渐变大。

关键词：赝三元热电材料稀土掺杂合金机械合金化冷压烧结