P型PbTe基溫差電材料制備與性能研究.pdf

1、P型PbTe基溫差電材料制備與性能研究溫差電材料制備與性能研究FabricationPropertiesofPTypePbTeBasedThermoelectricMaterial學(xué)科專業(yè):材料工程研究生:閻勇指導(dǎo)教師:黃定海教授任保國(guó)研究員天津大學(xué)材料學(xué)院二零一六年五月摘要隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們已經(jīng)不滿足于對(duì)地球附近空間的開發(fā)了，對(duì)于深空探測(cè)的興趣越來越大。許多國(guó)家都制定了自己的深空探測(cè)計(jì)劃，準(zhǔn)備向月球、火星甚至冥王星發(fā)射探測(cè)器

2、。但是深空環(huán)境的自然條件都十分惡劣。舉例來說，月球的夜晚長(zhǎng)達(dá)14個(gè)地球日，溫度最低能達(dá)到180℃。在這樣的環(huán)境條件下，一般的電源如太陽能電池、化學(xué)能電池等都無法正常工作。因此，深空探測(cè)器的能源供給就成為了一個(gè)很重要的問題。使用放射性同位素核源作為熱源的溫差電池，具有質(zhì)量比能量高（110Whkg以上），使用壽命長(zhǎng)（5年以上），環(huán)境適應(yīng)性好以及工作可靠性高的特點(diǎn)。因此，溫差電池正適合在深空探測(cè)中應(yīng)用。而溫差電池的性能主要取決于其內(nèi)部所使用的

3、溫差電材料的熱電性能。因此，對(duì)溫差電材料的研究對(duì)溫差電池的制作具有重要的意義。P型PbTe基溫差電材料是一種常見的中溫溫差電材料，它被廣泛的應(yīng)用于深空探測(cè)、深海探測(cè)、余熱發(fā)電以及管路陰極保護(hù)等領(lǐng)域。為了提高P型PbTe基溫差電材料的熱電性能，我們對(duì)溫差電材料的制備工藝做了很多研究工作。溫差電材料制備工藝主要分為材料配制、材料熔煉、材料粉碎、材料熱壓以及材料退火等幾個(gè)部分。我們對(duì)這些工藝過程都進(jìn)行了分析，闡明了工藝中需要注意的問題。我們還

4、對(duì)關(guān)鍵工序材料熱壓進(jìn)行了重點(diǎn)研究。材料熱壓的主要工藝參數(shù)是熱壓溫度和熱壓壓力。通過對(duì)這些參數(shù)的調(diào)整，我們分別制備了溫差電材料樣品，并根據(jù)樣品性能測(cè)試的結(jié)果選擇出了最佳的熱壓工藝參數(shù)。使用最后確定的P型PbTe基溫差電材料制備工藝，我們制作了溫差電材料并對(duì)其進(jìn)行了性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果顯示材料的無量綱優(yōu)值ZT達(dá)到了0.88。此外，材料樣品還通過了100小時(shí)的高溫蠕變?cè)囼?yàn)，驗(yàn)證了它的可靠性。經(jīng)過對(duì)P型PbTe基溫差電材料制備工藝的研究工作，我們