納米級Bi2Te3粉體的制備及其燒結(jié)性能研究.pdf

1、熱電材料是一種能夠?qū)崿F(xiàn)熱能和電能直接相互轉(zhuǎn)換的功能材料，在溫差發(fā)電和熱電制冷等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價值和廣泛的應(yīng)用前景。碲化鉍基合金是目前室溫附近性能最佳也是研究最早的熱電轉(zhuǎn)換材料，在微電子、計算機以及航天等諸多領(lǐng)域已廣泛用于局部制冷與溫度控制。納米熱電材料由于其熱導(dǎo)率的降低比電導(dǎo)率的降低更為顯著，可以使熱電性能會得到顯著提高，所以納米熱電材料成為目前熱電材料研究領(lǐng)域的熱點之一。
　　 本文采用了一種新的超低溫機械冷凍研磨法，以市

2、售Bi2Te3晶體為原料制備得到納米級Bi2Te3粉體，相對于傳統(tǒng)機械球磨，冷凍研磨的超低溫研究特性，可以制備超細均勻的納米晶粒。用XRD、TEM等手段對研磨粉體進行物相和微觀形貌結(jié)構(gòu)分析，研究了Bi2Te3晶粒在研磨過程中粒子的破碎機制。最后采用放電等離子燒結(jié)技術(shù)，對納米級Bi2Te3粉體進行燒結(jié)，利用FE-SEM對塊體材料進行形貌表征，并測試塊體材料的熱電性能，研究燒結(jié)工藝以及微觀形貌對熱電性能的影響。主要研究內(nèi)容如下：
　　

3、 1、通過調(diào)節(jié)最佳的冷凍研磨參數(shù)研磨Bi2Te3晶體材料，進一步研究不同冷凍研磨時間下Bi2Te3粒子的物相和微觀形貌變化過程，找到在超低溫條件下最合適的研磨時間，制備出不發(fā)生相變和分解的平均粒徑在10～15nm的納米級Bi2Te3粉體。
　　 2、以相同原料采用高能球磨制備Bi2Te3粉體，分別對比兩種研磨條件下不同研磨時間段粉體的微結(jié)構(gòu)變化過程，研究液氮條件下超低溫研磨過程制備納米級Bi2Te3粉體的微觀物理過程。

4、　　 3、嘗試通過對冷凍研磨后Bi2Te3粉體進行燒結(jié)實驗，初步探索發(fā)現(xiàn)360℃的保溫溫度更有利于冷凍研磨的納米級Bi2Te3粉體的燒結(jié)，進一步結(jié)合SEM形貌分析研究表明，過低溫度不易燒結(jié)致密，而過高溫度會發(fā)生形貌轉(zhuǎn)變不利于熱電性能，而在330～360℃保溫溫度下形成有利于熱電性能的大小晶格匹配結(jié)構(gòu)。
　　 4、考慮到大小晶粒匹配結(jié)構(gòu)可以在更大的波長范圍內(nèi)散射聲子，大幅度的降低材料晶格熱導(dǎo)率的特點。本論文通過合適的燒結(jié)參數(shù)制備