碲硒摻雜方鈷礦高溫力學性能及服役行為研究.pdf

1、熱電材料是一種用來將熱能和電能進行直接轉(zhuǎn)換的環(huán)境友好性功能材料，而方鈷礦是最具有應用前景的中溫材料之一。如何通過改進工藝制備出高ZT值的方鈷礦材料是當前研究的熱門課題；同時，方鈷礦材料的實際工作環(huán)境又決定了其必然要承受熱載荷和力載荷的作用，那么如何提高方鈷礦熱電材料在高溫下的力學性能和服役后的力學性能也是一門重要的研究課題。本文采用固相反應結(jié)合放電等離子燒結(jié)工藝制備了不同合成溫度下的方鈷礦化合物Co4Sb11.3Te0.5Se0.2，研

2、究了合成溫度對熱電性能以及微觀結(jié)構(gòu)的影響。同時，用高能球磨結(jié)合放電等離子燒結(jié)法引入納米第二相，成功制備了含有納米TiN第二相的微納復合方鈷礦Co4Sb11.3Te0.58Se0.12+TiN，探究了引入了納米第二相后，熱電性能、高溫力學性能以及服役后的熱電性能和力學性能的變化規(guī)律。
　　對于不同合成溫度下Te-Se雙摻雜的方鈷礦化合物Co4Sb11.3Te0.5Se0.2的研究結(jié)果顯示：隨著合成溫度的升高，晶粒尺寸明顯變大；在95

3、3K下合成的樣品，其晶格熱導率最小，同時該樣品在800K時得到最大ZT值1.07，比853K下合成的樣品ZT值同溫度下提高了19％。
　　對于復合有不同體積分數(shù)納米TiN（0vol％，0.5vol％，1vol％）第二相的微納復合方鈷礦 Co4Sb11.3Te0.58Se0.12+TiN的研究表明：在熱電性能方面,復合了1vol％TiN的方鈷礦基化合物Co4Sb11.3Te0.58Se0.12+TiN，在800K時，ZT值達到最大值

4、1.11。在高溫力學性能方面，隨著測試溫度的升高，力學性能都是有著降低的趨勢。從室溫到773K，加入了納米TiN的方鈷礦基化合物比未加入納米TiN的方鈷礦基化合物的抗彎強度和斷裂韌性都有著明顯提高。
　　對于復合有不同體積分數(shù)納米TiN（0vol％，0.5vol％，1vol％）第二相的微納復合方鈷礦Co4Sb11.3Te0.58Se0.12+TiN服役后的研究表明：在熱電性能方面，經(jīng)熱處理后，納米復合的方鈷礦基化合物熱導率依舊比無