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快速凝固法制备zrnisn基Half-Heusler热电材料的微结构

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无机材料学报 2010年第6期25卷 569-572页

作者：蔚翠朱铁军肖凯金吉沈俊杰杨胜辉赵新兵浙江大学材料系硅材料国家重点实验室杭州310027

通过悬浮熔炼的方法制备了half-Heusler热电材料Zr(Hf)NiSn(Sb)合金,并进一步通过快速凝固来细化晶粒,通过放电等离子烧结制备块材并测试其热电性能.X射线衍射分析表明获得了单相Half-Heusler化合物.扫描电子显微观察发现,快速凝固后的... 详细信息

通过悬浮熔炼的方法制备了half-Heusler热电材料Zr(Hf)NiSn(Sb)合金,并进一步通过快速凝固来细化晶粒,通过放电等离子烧结制备块材并测试其热电性能.X射线衍射分析表明获得了单相Half-Heusler化合物.扫描电子显微观察发现,快速凝固后的样品晶粒尺寸在500nm左右,放电等离子烧结后晶粒尺寸并未明显长大.同时观察到在晶粒的表面还分布了很多几十纳米尺寸的小晶粒.快速凝固的样品与熔炼样品相比具有较高的电导率及载流子浓度,据此推断在快速凝固过程中产生的纳米晶粒应为金属相.快速凝固后的样品晶界散射增多,因而具有较低的晶格热导率.

关键词： zrnisn 快速凝固晶粒尺寸微结构

zrnisn合金等电子与非等电子掺杂对热电性能影响

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ZrNiSn合金等电子与非等电子掺杂对热电性能影响

作者：曾治力西华大学

学位级别：硕士

热电材料是一种直接将热能转换为电能的新兴功能材料,如今能源石油危机的形势日益严重,所以对于热电材料的研究更加具有现实意义。在所有的热电材料体系中,具有18价电子Half-heusler材料拥有良好的电学性能、热稳定性以及原料经济性等特... 详细信息

热电材料是一种直接将热能转换为电能的新兴功能材料,如今能源石油危机的形势日益严重,所以对于热电材料的研究更加具有现实意义。在所有的热电材料体系中,具有18价电子Half-heusler材料拥有良好的电学性能、热稳定性以及原料经济性等特点,是中高温热电半导体材料在实际应用中很有潜力的候选材料。本文选取zrnisn合金作为研究对象,采用电弧熔炼辅助快速直流热压的方法制备了所需的合金样品。选用等电子与非电子掺杂的方法来优化材料的热电性能,主要的研究内容如下:(1)选取Si原子在zrnisn的Sn位采用等电子掺杂。实验结果表明,Si原子的引入能够有效地提高载流子浓度增大材料的电导率,从而优化材料的电学性能。掺杂样品zrnisnSi的最高功率因子在873 K时可达到4.35×10 W·mK。同时,Si原子的引入可能使晶体内部无序化程度提高引起质量和应力起伏,并存在强烈的点缺陷声散射,使晶格热导率有大幅地降低。最终发现,zrnisnSi掺杂样品在873 K时,可获得最高ZT值为0.81。相应的最大PF和ZT分别为1.591 W·mK和0.317。(2)选取Te原子在ZrNiS的Sn位进行非等电子掺杂,Te的替代可引入额外的电子数,可有效地提升材料的电导率。由于Te的离子半径大于Sn的离子半径,掺杂还会使晶胞出现额外的点缺陷出现晶格畸变,发生质量波动与应力起伏效应,可降低材料的晶格热导率。当掺杂量为4%时,在873 K时,功率因子和晶格热导率分别为4.14×10W·mK和2.8 W·mK,最终ZT值提升到了0.84。相应的最大PF和ZT分别为1.46 W·mK和0.309。(3)选取掺杂效果较好的zrnisnTe作为基体,同时在Zr位引入Ti作等电子掺杂,采取杂质离子的引入能加剧质量波动和引力起伏效应,并进一步降低材料晶格热导率的目的。实验结果发现,Ti和Te离子的同时引入会产生Zr NiSn金属相。虽然可大幅地提高材料的电导率,但是Seebeck系数恶化情况严重,在300 K时,ZrTiNi SnTe样品Seebeck系数绝对值较于基体下降了50%。同时掺杂样品的热导率也略有上升,当掺杂量为1%时,在873 K时最终获得ZT值为0.68。

关键词：热电材料半哈斯勒合金 zrnisn 等电子掺杂非等电子掺杂

zrnisn基热电材料相图与热电性能的研究

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ZrNiSn基热电材料相图与热电性能的研究

作者：杨鹏博哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

热电材料是能够实现热能与电能直接相互转化的新型能源材料,具有广阔的应用前景,其中half-Heusler热电材料zrnisn为高温热电材料,其热稳定性、机械性能较好,且使用温度接近工业废热温度,故为近年来国内外研究的热点。其优异的能带结构... 详细信息

热电材料是能够实现热能与电能直接相互转化的新型能源材料,具有广阔的应用前景,其中half-Heusler热电材料zrnisn为高温热电材料,其热稳定性、机械性能较好,且使用温度接近工业废热温度,故为近年来国内外研究的热点。其优异的能带结构和晶格结构决定其拥有较高的热电性能,是极具应用前景的高温热电材料之一。文献中对其报道的成分都为固定配比的zrnisn成分,并未其单相固溶度的范围有明确的说明。本研究通过测定其等温截面相图研究其单相zrnisn的固溶度范围,并藉此为依据设计其作为热电材料的成分并进行热电性能的研究。通过合金法分别测定了1173 K和973 K时zrnisn三元合金等温截面相图,为该体系热电材料的成分设计提供了重要的理论基础与指导。在1173 K时,等温截面相图存在9个单相区,6个三相区及4个两相区,zrnisn单相中Ni原子的固溶度范围为1.09.13(at.%)。在973 K时,等温截面相图中存在9个单相区,4个两相区,5个三相区,zrnisn单相中Ni原子的固溶度范围为0.98-1.07(at.%)。研究表明,在1173 K时zrnisn单相中Ni原子固溶度要比973 K时更加偏离固定配比zrnisn中Ni原子的固溶度。所设计的NiSnZr合金,与固定配比的zrnisn合金相比,具有较低的热导率,较高的电导率及功率因子,最高ZT值(823 K)为0.63,与固定配比1:1:1的zrnisn合金相比,热电性能有较大的提高。所设计的NiSnZr合金与NiZrSn合金相比,其热导率较高,但其在电导率、Seebeck系数及功率因子等方面都有较大的优势。其室温电导率为1.22×10 S·m,Seebeck系数先上升后下降,在723 K时达到最大值-210μV·K,功率因子在823 K时达到最大值44μW·cm·K,其ZT值在823 K时达到最大0.54。对基体进行Sb掺杂,调整载流子浓度,掺杂Sb元素后,试样的载流子浓度有所提高,霍尔迁移率下降,电导率以及功率因子都有所提高,。所设计热电性能最好的NiSnZr合金在掺杂Sb后,电导率和功率因子有较大的提升,其室温电导率为2.9×10 S·m,功率因子在773 K时达到最大,由基体相的16μW·cm·K(773 K)提高到50μW·cm·K。

关键词：热电材料等温截面相图 zrnisn 固溶度

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n型zrnisn热电材料性能优化研究

n型ZrNiSn热电材料性能优化研究

作者：李帅西华大学

学位级别：硕士

当下,随着能源危机以及环境污染问题变得愈发严重,如何提高能源的使用效率受到了众多研究者的高度重视。热电材料作为一种新兴的功能材料,因其能够实现热能与电能的相互转换而受到研究者们的广泛关注。Half-Heusler（HH）热电材料,因其... 详细信息

当下,随着能源危机以及环境污染问题变得愈发严重,如何提高能源的使用效率受到了众多研究者的高度重视。热电材料作为一种新兴的功能材料,因其能够实现热能与电能的相互转换而受到研究者们的广泛关注。Half-Heusler（HH）热电材料,因其具有良好的电学性能、热稳定性、机械性能以及原料来源丰富等特点,常作为中高温半导体材料应用于温差发电领域。本文选取Half-Heusler热电材料zrnisn合金作为研究对象。zrnisn材料热电性能的提升以及大规模工业化应用主要受其较高的本征热导率所阻碍。因此如何有效降低zrnisn材料的热导率并提升其热电性能成为了众多研究者所关心的核心问题。对于zrnisn合金性能的优化提升,本文主要采用非等电子掺杂Se以及Ni位过量结合掺杂两种方式,主要研究内容如下:（1）选取Se元素对zrnisn合金中的Sn位进行非等电子掺杂,期望Se的引入可对材料的载流子浓度进行优化。同时期望Se能在材料内部形成点缺陷,进而增强对声子的散射作用,最终使得晶格热导率得到降低。其中zrnisnSe样品在873 K时的晶格热导率仅为3.35 WmK,较zrnisn样品降低了20%。最终,当Se的掺杂量为2%时,在873 K时,ZT值从样品的0.57上升至0.79。（2）将Ni位过量并选取Te元素对zrnisn合金的Sn位进行掺杂,以期通过将Ni位过量在原位生成Full-Heusler（FH）相。FH相可与原有的HH相形成能量势垒,过滤掉低能载流子,进而优化Seebeck系数。同时,Te的引入可提高材料的载流子浓度,使zrnisnTe样品在300 K时的载流子浓度达到2.48×10 cm,相较于zrnisn样品的0.24×10 cm提升了约5.5倍。同时,FH相以及Te的引入极大地降低了晶格热导率,其中zrnisnTe样品的晶格热导率在873 K时仅为2.7 WmK,较zrnisn样品的4.21 WmK降低了约36%。最终,zrnisnTe样品在873 K时,可获得最高的ZT值为0.79。（3）将Ni位过量并选取Ta元素对zrnisn合金的Zr位进行掺杂。希望在材料内部形成能量势垒的同时提升材料的载流子浓度,优化Seebeck系数并提升电导率。由于Ni位过量所导致的能量势垒以及Ta的引入,可有效优化材料的功率因子,样品ZrTaNiSn在873 K时的功率因子达到了4.71×10 WmK,相较于zrnisn样品的3.37×10 WmK提升了约40%。FH相以及Ta的引入可协同作用,降低晶格热导率,使ZrTaNiSn样品在873 K时仅为2.91 WmK,较zrnisn样品的4.21 WmK降低了约30%。最终,ZrTaNiSn样品在873 K时,可获得最高的ZT值为0.87。

关键词：热电材料半哈斯勒合金 zrnisn 掺杂 Ni位过量

Ni位掺杂对zrnisn材料热电性能的影响

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Ni位掺杂对ZrNiSn材料热电性能的影响

作者：谢佩俐西华大学

学位级别：硕士

基于Seebeck效应和Peltier效应的热电材料能够实现热能和电能的直接转换,在温差发电、固体制冷等领域具有广阔的发展空间。Zr Ni Sn及其合金具有优良的电学性能、机械性能和热稳定性,是中高温性能最好的热电材料之一。然而Zr Ni Sn材料... 详细信息

基于Seebeck效应和Peltier效应的热电材料能够实现热能和电能的直接转换,在温差发电、固体制冷等领域具有广阔的发展空间。Zr Ni Sn及其合金具有优良的电学性能、机械性能和热稳定性,是中高温性能最好的热电材料之一。然而Zr Ni Sn材料的本征热导率较高,极大地阻碍了其热电性能的提升及实际应用。因此要想成功地实现Zr Ni Sn基热电材料的工业化应用,必须在降低其热导率上寻求新的突破。本论文工作选择half-Heusler合金中热电性能突出的n型Zr Ni Sn作为研究基体,以分步多次电弧熔炼为主体工艺,合成了成分均匀的目标样品。通过Ni位固溶合金化的方法优化基体Zr Ni Sn的热电性能,主要的研究内容和结论如下:(1)通过在Ni位进行Zn掺杂,对材料热电性能各参数影响的研究表明:Zn元素取代Ni后,能够有效地提高载流子浓度、增大电导率,但同时恶化了Seebeck系数,导致功率因子的提升不明显。同时Zn取代Ni后,增强了对声子的散射作用,使晶格热导率降幅显著。最终,样品Zr NiZnSn的ZT值达到了0.64,相对于基体的0.59,提升了约8%。(2)分析研究了zrnisnZn材料的晶体结构及热电性能。结果发现,Zn原子进入Zr Ni Sn晶格后会填充到half-Heusler的4个Ni空位中,从而引入了full-Heusler相。由于其相对于half-Heusler相较宽的带隙,使得低能载流子在输运过程中受到full-Heusler与基体间的势垒阻挡,从而使Seebeck系数增加。Zr Ni Sn Zn的样品在873 K时功率因子取得极大值PF=4.04×10 WmK。此外,Zn原子的引入造成的局部晶格畸变和full-Heusler相的形成增加了对声子的散射,使得材料的晶格热导率得到持续抑制。结合电学性能与热学性能,Zr Ni Sn Zn在873 K时取得ZT=0.79。(3)选取Ag原子在Ni位进行非等电子掺杂,以达到降低晶格热导率的同时保持良好的电性能的目的。这主要是因为Ag取代Ni后引起的质量波动和应力起伏成功降低了晶格热导率。同时作为施主杂质的Ag元素增加了载流子浓度,提升了基体的导电特性。Ag摩尔百分比0.03的样品在873 K时,ZT取得最大值0.72。Zr NiAgSn样品取得最高的PF和ZT,分别为1.54 WmK和0.28。

关键词：热电材料半哈斯勒合金 zrnisn Ni位掺杂

稀土掺杂对锡基Half-Heusler合金热电特性的影响

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无机材料学报 2010年第6期25卷 573-576页

作者：李晓光霍德璇何才君赵士超吕燕飞杭州电子科技大学材料物理研究所杭州310018

采用电弧熔炼法和放电等离子体烧结法,制备了稀土掺杂的金属间化合物Zr1-xLaxNiSn(x=0.05,0.1,0.15,0.2,0.3,0.4)和Zr0.98R0.02NiSn0.98X0.02(R=La,Ce;X=Sb,Bi).用X射线衍射仪分析研究了它们的晶体结构随稀土替代量演化的规律.在室温到700K的范围内,对其热电特性进行了评价.研究结果表明,代换量x小于0.15时,稀土原子可以进入晶格形成单相化合物.代换量x大于0.15的样品中含有非half-Heusler的第二相,且含量随x增大而增加.少量稀土掺杂可以有效地降低材料的热导率而保持良好的电输运特性.在575K,Zr0.98La0.02NiSn0.98Sb0.02的热电优值达到0.5.

关键词：热电特性 zrnisn CeNiSn half-Heusler 稀土

n型NiZrSn热电材料选区激光熔化成形工艺及性能的研究

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n型NiZrSn热电材料选区激光熔化成形工艺及性能的研究

作者：耿武千武汉理工大学

学位级别：硕士

热电材料可以利用材料的Seebeck效应和Peltier效应来实验热能和电能的直接转换。zrnisn及其合金为中高温性能最好的热电材料之一,且具有较好的力学性能及热稳定性。使其在中高温热电发电和废热回收领域有着较好的应用前景。然而,zrnisn... 详细信息

热电材料可以利用材料的Seebeck效应和Peltier效应来实验热能和电能的直接转换。zrnisn及其合金为中高温性能最好的热电材料之一,且具有较好的力学性能及热稳定性。使其在中高温热电发电和废热回收领域有着较好的应用前景。然而,zrnisn材料及器件离实际应用还有很长的距离。一方面,传统制备zrnisn热电材料的方法包括电弧熔炼、感应熔融法和固相反应。这些方法都需要长时间的退火以使样品成分和结构均匀,因此其制备周期长,能耗高,成本高。另一方面,传统热电器件的组装工艺包含切片,表面金属化,切粒,组装和焊接等多道工序,其工艺环节多、材料利用率低、人力物力成本高,阻碍了zrnisn热电器件的低成本规模化制备。因此,一种工艺简单、低能耗和材料利用率高的热电器件的制备技术对于zrnisn及其它热电材料和器件的应用非常重要。选区激光熔化(Selective laser melting,SLM)是一种新型增材制造技术,采它利用激光束熔融粉末并快速凝固成形,逐层叠加获得三维块体,具有自动化水平高、原料利用率高、避免机械切割、制造精度高等特点,已广泛应用于航空、汽车等工业领域的零部件制造。如果能将该技术应用于p/n型热电臂制备、热电臂与电极材料的快速焊接,可以加快热电器件的制备和降低热电器件的成本,实现传统热电器件制造技术的变革,推动热电器件的商业化规模应用,使热电转换技术在应对能源短缺和环境保护方面发挥更重要的作用。本研究以传统的zrnisn热电材料为研究对象,采用本实验室发展的超快速、低成本激光自蔓延燃烧合成技术制备的粉体,并结合SLM技术在Ti基板上成功的打印n型zrnisn块体,并对制备的块体材料进行物相、结构及性能的表征,对zrnisn块体与金属Ti之间的界面层进行了表征。本研究的主要结论如下:通过各种球磨工艺手段制备得到了不同尺寸形貌的粉体材料,进行了单道窗口的打印,从中选择出较为合适的手动研磨粉体(400目筛下粉)作为SLM加工的原料粉体。通过调节激光工艺参数,确定了具有优异成形质量的较为合适的成形工艺面窗口。当d为30μm时,P处于16-20 W、v在80-120 mm/s之间时,h在50-80μm时,可制备得到质量较好的成形面。当我们将铺粉厚度d增加至50μm时,P处于16-22 W、v在60-100 mm/s之间,h在50-80μm时,我们可以制备得到较好的成形面。我们选取铺粉厚度为30μm的较好成形面进行化学物相分析,发现均有少量的第二相,在激光处理后,zrnisn会发生轻微的分相形成Zr、Sn及zrnisn,其中少量的Zr会与真空腔体内的氧气发生反应形成ZrO,在SLM过程中会迁移到块体表面,通过打磨将其除去。根据元素的挥发速率,我们发现Sn具有较小的挥发速率,而且SLM过程是一个快速的制备过程,即熔化及冷却时间极短,故在SLM过程Sn不会发生缺失。我们选取激光工艺参数(P=18 W、v=80 mm/s、H=50μm、d=30μm)在zrnisn同质基板上制备了1.7 mm厚的有明显取向性的zrnisn块体,并对块体的性能进行表征。我们选择了不同的金属材料作为异质基板,并在异质基板上进行zrnisn块体的3D打印,发现在金属Ti基板可以与zrnisn块体较好的结合。然后,我们将铺粉厚度d增加50μm,选取激光工艺参数(P=18 W、v=80 mm/s、H=50μm、d=30μm),在zrnisn同质基板及Ti异质基板上分别制备了厚度约为1.4 mm的无取向性的块体,该块体与PAS烧结制备的块体材料相比,具有较高的载流子浓度n、较低的Seebeck系数α及较低的热导率K,最终通过SLM技术制备的块体的ZT值在800℃达到最大为0.39,是SPS技术烧结制备样品(ZT=0.66)的59%。同时我们也对zrnisn块体与金属Ti基板在SLM过程中形成的zrnisn-Ti分界面进行表征,该异质结为富Ti相,厚度约为5μm,在经过500℃退火24 h后,分界面的结构和成分均没有明显的变化,同时我们也对异质结的接触电阻进行了表征接触电阻率为27.25 mΩcm,与工业应用化的热电器件的接触电阻相近。

关键词：热电材料 zrnisn 选区激光熔化 Ti 热电性能接触电阻

磁控溅射制备Bi2Te3及Zr-Ni-Sn薄膜热电性能研究

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磁控溅射制备Bi2Te3及Zr-Ni-Sn薄膜热电性能研究

作者：周阳清华大学

学位级别：硕士

薄膜热电材料是一类能实现高能量密度的热能和电能互相转化的材料。Bi2Te3具有近室温范围内最优异的热电性能，half-Heusler合金热电性能优良且成本低廉，两者的薄膜材料均受到广泛的关注和研究。磁控溅射是工业中广泛使用的镀膜技术。... 详细信息

薄膜热电材料是一类能实现高能量密度的热能和电能互相转化的材料。Bi2Te3具有近室温范围内最优异的热电性能，half-Heusler合金热电性能优良且成本低廉，两者的薄膜材料均受到广泛的关注和研究。磁控溅射是工业中广泛使用的镀膜技术。磁控溅射制备的Bi2Te3后续性能优化工艺有待研发。利用磁控溅射制备Zr-Ni-Sn合金膜还鲜有尝试。本文围绕Bi2Te3和zrnisn两种材料，采用磁控溅射的方法制备出了纳米晶Bi2Te3薄膜，及非晶Zr-Ni-Sn薄膜。在此基础上分别研究了掺杂、退火、纳米晶结构对Bi2Te3薄膜，非晶结构对Zr-Ni-Sn薄膜热电性能的影响。快速准确的塞贝克系数测量对热电材料的研究及热电材料生产线上的实时检测都具有十分重要的意义。本文首先详细地描述了一台自制的动态测量塞贝克系数的装置。该装置能够达到143K·min-1的测量速度。同时该装置能够在短时间内获取大量的数据点，非常精细的反映塞贝克系数随温度的变化趋势。通过对比发现，自制的塞贝克系数测量装置与ZEM-2测量结果的偏差在8.4%以内。采用磁控溅射的方法制备了纳米晶结构的Bi2Te3薄膜，并研究了Pb掺杂、退火及纳米晶结构对薄膜热电性能的影响。Pb掺杂能够有效的调节n型Bi2Te3中的载流子浓度，且在0.38at.%Pb掺杂量的样品中功率因子在473K时达到2.50×10-3W·K-2·m-1。退火降低了Bi2Te3中的载流子浓度，使得塞贝克系数提高的同时电导率有所下降，且在0.38at.%Pb掺杂量的样品中表现的最为明显。利用晶粒尺寸和电导率值保守地估计了Bi2Te3薄膜的热导率，通过计算发现含0.38at.%Pb的Bi2Te3退火样品前在473K下ZT值达到0.94。通过Pb掺杂和退火将载流子浓度调节最优水平，同时利用纳米晶结构大大抑制了晶格热导，最终实现Bi2Te3薄膜热电性能的优化。采用磁控溅射方法制备了非晶的Zr-Ni-Sn薄膜。通过调节溅射功率发现，薄膜中Zr和Ni的含量随着溅射功率的提高分别增加和降低。成分的变化影响着薄膜的热电性能，其中80W下溅射的样品塞贝克系数和功率因子在393K下分别达到114.3μV·K-1和2.77mW·K-2·m-1。非晶结构极大的降低了薄膜的热导率，不同功率溅射的薄膜室温下的热导率值在1.4.2W·m-1·K-1范围内，这远低于half-Heusler合金通常高达10W·m-1·K-1的热导率。引入非晶结构是提高half-Heusler合金薄膜热电性能的一种有效手段。

关键词：磁控溅射快速塞贝克系数测量 Bi2Te3 zrnisn 薄膜

稀土掺杂half-Heusler半导体合金的热电性能研究

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稀土掺杂half-Heusler半导体合金的热电性能研究

作者：李晓光杭州电子科技大学

学位级别：硕士

热电材料是一种能够实现热能和电能直接相互转换的功能材料,在温差发电和热电制冷等领域具有重要的应用价值和广泛的应用前景。近10年来,由于环境保护和军事应用的需要,热电材料的研究重新引起人们的重视。half-Heusler化合物是热电材... 详细信息

热电材料是一种能够实现热能和电能直接相互转换的功能材料,在温差发电和热电制冷等领域具有重要的应用价值和广泛的应用前景。近10年来,由于环境保护和军事应用的需要,热电材料的研究重新引起人们的重视。half-Heusler化合物是热电材料研究的热点体系之一,与传统热电材料相比,它们的源材料丰富,且不含有或者很少含有有毒的元素。本文系统的介绍了热电材料及其研究现状,重点对half-Heusler基热电材料做了分析,并对half-Heusler基热电材料的现行制备方法及研究成果做了总结。我们用电弧炉真空熔炼方法尝试制备了half-Heusler化合物,并对制备成功的half-Heusler化合物有选择的进行了热电性能的研究,取得了以下主要结果: (1)真空电弧熔炼法很难直接制备出half-Heusler结构的化合物NiMnSi或NiMnGe,可以制备出含杂质很少的单相half-Heusler结构的化合物zrnisn。 (2)从制备的样品ZrLaNiSn (x=0.05,0.1,0.15,0.2,0.3,0.4,0.6)来看,少量的La可以替代zrnisn中Zr形成单相化合物。随着掺La量的增加,有Heusler结构的化合物生成,当掺杂量达到0.6时,物质的主相变为Heusler结构的化合物,其塞贝克系数显著变小。 (3)从制备的样品ZrRNiSnX(R=La,Ce;X=Sb,Bi)来看,掺杂少量的La(或Ce)替代Zr、掺杂少量的Sb(或Bi)替代Sn,不会改变材料原先的half-Heusler结构。 (4)在300K至925K的温度范围内,测量了ZrRNiSnX(R=La,Ce;X=Sb,Bi)的电导率。掺少量La与掺少量Ce对材料的电导率影响不大,掺Sb能够增大材料的电导率,掺Bi对材料的电导率影响不大,材料的致密度不高能够降低其电导率。 (5)在305K至605K的温度范围内,测量了ZrRNiSnX(R=La,Ce;X=Sb,Bi)的塞贝克系数。掺少量La与掺少量Ce对材料的塞贝克系数影响不大,但他们都能减少材料的塞贝克系数,掺Bi能够增大材料的塞贝克系数,材料的致密度对塞贝克系数的大小有一定的影响,ZrLaNiSnBi在430K温度时,表现出了最好的塞贝克系数值,大小为-203V/K。 (6)在300K至873K的温度范围内,测量了ZrRNiSnX(R=La,Ce;X=Sb,Bi)的热扩散系数。掺少量La与掺少量Ce对材料的热扩散系数影响效果基本一样,掺Sb能够增加材料的热扩散系数,掺Bi能够降低材料的热扩散系数,致密度不高的材料可以降低材料的热扩散系数,ZrLaNiSnBi在773K时,表现出了最好的热扩散系数,大小为2.085mm2/s。 (7)在300K至873K的温度范围内,测量了ZrRNiSnX(R=La,Ce;X=Sb,Bi)的热导率。掺少量La与掺少量Ce对材料的热导率影响效果基本一样,掺Sb能够增加材料的热导率,掺Bi能够降低材料的热导率,致密度不高的材料可以降低材料的热导率,致密度不高的Zr0.98La0.02NiSn0.98Sb0.02在873K温度时,表现出了最好的热导率,大小为4.253 W/m*K。 (8)在温度375K至575K范围给出了ZrRNiSnX(R=La,Ce;X=Sb,Bi)的ZT值。其中ZrLaNiSnSb的热电优值最大,在575 K时达0.5。

关键词：热电特性 zrnisn CeNiSn half-Heusler 稀土