B4C基復(fù)合材料熱電性能研究.pdf

1、熱電材料在解決能源和環(huán)境問題方面被寄予厚望,而碳化硼熱電材料以其優(yōu)異的高溫特性以及在熱電轉(zhuǎn)換方面的巨大潛力而備受關(guān)注。目前,制備碳化硼塊體熱電材料的主要方法為電弧熔煉,并取得了較好的效果。但這種方法存在以下缺點:首先,碳化硼熔點較高(2350℃),且可能由于加熱溫度的不均勻造成材料性能的差異;其次,材料晶粒尺寸難于控制。因此,本文嘗試以B4C為基體,采用熱壓燒結(jié)以及放電等離子燒結(jié)的方法控制晶粒尺寸,并通過摻雜第二相的方法改善材料的熱電性

2、能。
　　本研究首先采用熱壓燒結(jié)的方法,制備具有不同復(fù)合比例的SiC/B4C熱電材料。研究發(fā)現(xiàn),復(fù)合材料中第二相和基體之間結(jié)合良好,沒有明顯的裂紋出現(xiàn)。在B4C基體中摻雜SiC后,復(fù)合材料的電導(dǎo)率出現(xiàn)明顯下降并隨 SiC摻雜量提高進一步降低,熱導(dǎo)率出現(xiàn)較大程度的提高;各個摻雜量的復(fù)合材料均為P型熱電材料。當(dāng)摻雜量為30％時,由于在材料中引入較多的缺陷,塞貝克系數(shù)略有提高;SiC含量為50%和70%的熱電材料的塞貝克系數(shù)都有所下降。

3、三種成分的復(fù)合材料塞貝克系數(shù)都隨溫度升高出現(xiàn)較大提高。由于進行SiC摻雜之后,材料電學(xué)性能出現(xiàn)明顯下降,因此復(fù)合材料的熱電優(yōu)值均低于未摻雜的B4C材料。然后,為提高材料的電學(xué)性能,對B4C進行TiB2材料的摻雜實驗。研究發(fā)現(xiàn),材料室溫下電導(dǎo)率提高了2~3個數(shù)量級,高溫下電導(dǎo)率提高了1~2個數(shù)量級。與此同時,熱導(dǎo)率出現(xiàn)較大提高,塞貝克系數(shù)出現(xiàn)較大降低。在摻雜量為25.4vol%時,材料發(fā)生了由P型到N型的轉(zhuǎn)變,為獲得N型碳化硼材料提供一條