p型鋇銦雙填充方鈷礦材料的制備和熱電性能.pdf

1、方鈷礦是最具應用前景的中溫熱電材料,制備ZT值與n型填充方鈷礦熱電材料相當的高性能p型填充方鈷礦熱電材料一直是熱電領域研究的熱點。采用傳統(tǒng)擴散退火-放電等離子體燒結工藝制備了名義組成為Ba0.3In0.2FeCo3Sb12-xGex(0≤x≤4)的p型(Ba,In)雙填充方鈷礦熱電材料,研究了Ge摻雜對Ba0.3In0.2FeCo3Sb12-xGex材料物相組成和電熱輸運性能的影響。發(fā)展了一種制備填充方鈷礦的熔體急冷結合放電等離子燒結非

2、平衡快速制備工藝,制備周期從傳統(tǒng)的10天左右大幅度縮短至30h以內,研究了燒結保溫時間和燒結溫度對p型(Ba,In)雙填充方鈷礦材料的物相組成和熱電性能的影響。
　　 Ba0.3In0.2FeCo3Sb12-xGex熱電材料相組成和熱電性能研究表明:0≤x≤0.2的樣品為單相方鈷礦熱電材料,x≥0.3的樣品出現Fe1.67Ge雜質相。隨著Ge摻雜量增大,0≤x≤0.2的樣品電導率增大、Seebeck系數降低,x≥0.3的樣品電導

3、率降低、Seebeek系數增大。Ge摻雜可顯著降低晶格熱導率,x=0.2的樣品晶格熱導率最低,750K時僅為1.0W·m-1·K-1。X=0.3的樣品ZT值800K時達0.54,與未摻雜樣品相比,增大了約10％。
　　 非平衡快速制備的BaInFe3.7Co0.3Sb12材料由方鈷礦和少量FeSb2、FeSb和InSb組成。隨著保溫時間延長,電導率先增大后減小,Seebeck系數變化相反,保溫時間為15min的樣品功率因子最大,

4、800K時達到2.46mWm-1·K-2;熱導率顯著降低,晶格熱導率先降低后增大,保溫時間為20min時樣品熱導率最低,800K為3.27W·m-1·K-1。優(yōu)化保溫時間可有效提高材料ZT值,保溫時間為15min的樣品800K時ZT值達到0.6,與傳統(tǒng)工藝制備的樣品(0.62)非常接近。
　　 非平衡快速制備的BaIn0.5Fe3.7Co0.3Sb12材料由方鈷礦和少量FeSb2、InSb和Sb組成。隨著燒結溫度提高,電導率小幅