MA-SPS制備CoSb-,3-和RE-,x-Co-,4-Sb-,12-的熱電性能及其機理研究.pdf

1、以CoSb<,3>和RE<,x>Co<,4>Sb<,12>(RE代表稀土元素)為研究對象,采用高能球磨、放電等離子燒結(jié)(SPS)、X射線衍射、掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、電參數(shù)測試儀(ZEM-2)、激光熱導(dǎo)儀等先進手段,分別對制備工藝、組織結(jié)構(gòu)和熱電性能及其機理進行了研究.首先系統(tǒng)研究了球磨工藝對Co-Sb二元粉末在球磨中相結(jié)構(gòu)變化的影響.結(jié)果表明不同制備工藝對CoSb<,3>塊體的熱電性能影響較小,所制備的CoSb<,3>塊體具有

2、典型的半導(dǎo)體電學特征,其電阻率隨著溫度的升高而降低,其熱電優(yōu)值ZT在0.0571以下.首次采用MA-SPS制備了Ce<,x>Co<,4>Sb<,12>熱電材料,系統(tǒng)研究了其熱電性能隨溫度和Ce添加量的變化,并比較了稀土元素La、Ce和Nd對RE<,x>Co<,4>Sb<,12>熱電性能的影響在相同溫度650℃下燒結(jié)的CoSb3及Ce<,x>Co<,4>Sb<,12>樣品具有相近的晶粒尺寸,稀土元素的添加量不同并沒有改變晶粒大小,因此晶粒

3、尺寸對其熱導(dǎo)率的影響應(yīng)當在同一水平;采用Rietveld方法對中子衍射和X射線衍射結(jié)果進行擬合分析,可知Ce<,x>Co<,4>Sb<,12>樣品中稀土元素Ce只有極少量占據(jù)晶胞中的空隙,Ce元素起的作用主要是摻雜,往晶胞空隙中填充作用是次要的.結(jié)合Ce<,x>Co<,4>Sb<,12>的熱電性能分析,認為稀土元素改善熱電性能的機理是稀土元素Ce在樣品中主要起到了摻雜作用,降低了樣品的電阻率提高了導(dǎo)電性能,從而使熱電優(yōu)值ZT大幅度提高.