第二相引入對方鈷礦熱電性能的影響.pdf

1、Skutterudite化合物由于具有大的載流子遷移率、高的電導率和較大的Seebeck系數(shù),作為一種新型的熱電材料引起了人們極大的興趣,但該化合物的熱導率較高。如何在保持其良好的電傳輸性能的同時,降低其熱導率,提高其熱電性能是當前研究的主要課題。本文主要研究外相復合對方鈷礦基體熱電性能的影響,及探索方鈷礦化合物的增壓低溫SPS燒結工藝。
　　 本文主要做以下內容的研究,第一,將少量的Al引入到方鈷礦基體中,研究其對方鈷礦電性能

2、,熱性能及ZT值的影響。第二,在SPS合成方鈷礦材料時,探索增加燒結壓力,降低燒結溫度對方鈷礦熱電性能的影響。第三,將少量的非導電、低熱導的SiO2引入到方鈷礦基體中,研究其對方鈷礦熱電性能的影響。
　　 (1)與純CoSb3相比,Al引入對CoSb3材料熱電性能的影響為:電導率呈現(xiàn)下降趨勢,隨溫度的升高,電導率的下降趨勢逐漸減小;賽貝克系數(shù)呈現(xiàn)上升趨勢,隨溫度的升高,其上升幅度逐漸降低:熱導率呈現(xiàn)下降趨勢,隨溫度的升高,其下降

3、幅度逐漸減弱。當鋁的引入量為0.2wt％與1wt％時,復合材料的ZT值在低溫端呈現(xiàn)上升趨勢較為明顯,隨著溫度的上升,其ZT值的上升幅度開始減弱。當鋁的引入量為3％時,復合材料的ZT值呈現(xiàn)下降趨勢。在650K,與純方鈷礦相比,復合材料的ZT值開始出現(xiàn)下降趨勢。
　　 (2)在增壓條件下所得的樣品均為單相的方鈷礦化合物。增壓燒結可降低方鈷礦的SPS燒結溫度,樣品致密度均在98％以上。在同樣的燒結溫度下,200MPa比300MPa更易

4、改善樣品的裂紋問題。當燒結工藝為200MPa,803K與100MPa,853K時,所得樣品無裂紋問題。與40MPa,903K燒出的樣品相比,200MPa,803K燒出的樣品的電導率有所上升,賽貝克系數(shù)有所減小,熱導率基本不變,ZT值有所上升。在303K,其ZT值上升幅度約為17％。100MPa,853K燒出的樣品的電導率有所下降,賽貝克系數(shù)有所上升,熱導率下降明顯,ZT值上升明顯,在473K,其ZT值的上升幅度達34.17％,在573K

5、,所得樣品的ZT值達0.184。
　　 (3)與純方鈷礦相比,SiO2第二相對方鉆礦材料熱電性能的影響表現(xiàn)為:復合材料的電導率呈現(xiàn)下降趨勢,隨溫度的升高,電導率的下降趨勢逐漸減小,電導率隨著SiO2引入量的增加而降低;賽貝克系數(shù)呈現(xiàn)上升趨勢,隨溫度的升高,其上升幅度逐漸降低。隨著SiO2引入量的增加,復合材料的賽貝克系數(shù)逐漸上升,熱導率呈現(xiàn)下降趨勢,但下降幅度隨溫度的升高而逐漸減弱,熱導率逐漸下降。復合材料的ZT值呈上升趨勢,且