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机械合金化过程对硫化铋块体热电性能的影响机理

葛振华 张波萍 于昭新 刘勇 李敬锋

机械合金化过程对硫化铋块体热电性能的影响机理

葛振华, 张波萍, 于昭新, 刘勇, 李敬锋
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  • 以机械合金化法(MA)结合放电等离子烧结技术(SPS)制备了Bi2S3多晶块体热电材料. 研究了MA过程中干磨转速、湿磨时间和湿磨介质对Bi2S3多晶热电材料电传输性能的影响. 分析了样品的物相, 观察了显微组织, 测试了电传输性能和热传输性能. 研究表明, 以无水乙醇为湿磨介质时, 随着湿磨时间的延长, 出现了微量Bi2O3第二相, 样品的晶粒尺寸减小, 电阻率大幅增加, 功率因子下降. 以丙酮为湿磨介质时, 虽然不存在微氧化反应, 但是由于样品中存在大量孔洞, 导致功率因子降低. 425 r/min 干磨15 h后未湿磨的样品在573 K取得最大的ZT值0.25, 是目前文献报道的最高值.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 50972012), 国家高技术研究发展计划(863计划)(批准号: 2009AA03Z216 ), 国家重点基础研究发展计划(973计划)(批准号: 2007CB607500)和北京市自然科学基金(批准号: 2112028)资助的课题.
    [1]

    Stella M H 2002 Science 295 767

    [2]

    Snyder G J, Toberer E S 2008 Nature Mater 7 105

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    Tritt T M 1999 Science 283 804

    [4]

    Jiang M B, Wu Z X, Zhou M, Huang J R, Li L F 2010 Acta Phys. Sin. 59 7314 (in Chinese) [蒋明波, 吴智雄, 周敏, 黄荣进, 李来风 2010 物理学报 59 7314]

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    Stordeur M, Rowe D M (Ed.) 1995 CRC Handbook of Thermoelectrics (Boca Raton: CRC Press)

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    Li J F, Liu W S, Zhao L D, Zhou M 2010 NPG Asia Mater. 2 152

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    Chen L D, Xiong Z, Bo S Q 2010 J. Inorg. Mater. 25 561 (in Chinese) [陈立东, 熊 震, 柏胜强 2010 无机材料学报 25 561]

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    Zhang F, Zhu H T, Luo J, Liang J K, Rao G H, Liu Q L 2010 Acta Phys. Sin. 59 7232 (in Chinese) [张帆, 朱航天, 骆军, 粱敬魁, 饶光辉, 刘泉林 2010 物理学报 59 7232]

    [10]

    Luo X G, He J Z 2011 Chin. Phys. B 20 030509

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    Poudel B, Hao Q, Ma Y, Lan Y C, Minnich A, Yu B, Yan X,Wang D Z, Muto A, Vashaee D, Chen X Y, Liu J M, Dresselhaus M S, Chen G, Ren Z F, 2008 Science 320 634.

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    Chen B, Uher C, Iordanidis L, Kanatzidis M G, 1997 Chem. Mater. 9 1655

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    Ge Z H, Zhang B P, Shang P P, Li J F 2011 J. Mater. Chem. 21 9194

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    Ge Z H, Zhang B P, Shang P P, Yu Y Q, Chen C, Li J F 2011 J. Electron. Mater. 40 1087

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    Suryanarayana C 2001 Prog. in Mater. Sci. 46 1

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    Sikandar H, Tamboli S, Kamat V 2010 Arch. Phys. Res. 4 73

    [18]

    Ioffe A M 1957 Semiconductor Thermoelements and Thermoelectric Cooling (London Infisearch Ltd., Press)

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    Jiang M B, Wu Z X, Zhou M, Huang J R, Li L F 2010 Acta Phys. Sin. 59 7314 (in Chinese) [蒋明波, 吴智雄, 周敏, 黄荣进, 李来风 2010 物理学报 59 7314]

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出版历程
  • 收稿日期:  2011-05-13
  • 修回日期:  2011-06-16
  • 刊出日期:  2012-04-15

机械合金化过程对硫化铋块体热电性能的影响机理

  • 1. 北京科技大学材料科学与工程学院, 北京市新能源材料与技术重点实验室, 北京 100083;
  • 2. 清华大学材料科学与工程系, 新型陶瓷与精细制备工艺国家重点实验室, 北京 100084
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 50972012), 国家高技术研究发展计划(863计划)(批准号: 2009AA03Z216 ), 国家重点基础研究发展计划(973计划)(批准号: 2007CB607500)和北京市自然科学基金(批准号: 2112028)资助的课题.

摘要: 以机械合金化法(MA)结合放电等离子烧结技术(SPS)制备了Bi2S3多晶块体热电材料. 研究了MA过程中干磨转速、湿磨时间和湿磨介质对Bi2S3多晶热电材料电传输性能的影响. 分析了样品的物相, 观察了显微组织, 测试了电传输性能和热传输性能. 研究表明, 以无水乙醇为湿磨介质时, 随着湿磨时间的延长, 出现了微量Bi2O3第二相, 样品的晶粒尺寸减小, 电阻率大幅增加, 功率因子下降. 以丙酮为湿磨介质时, 虽然不存在微氧化反应, 但是由于样品中存在大量孔洞, 导致功率因子降低. 425 r/min 干磨15 h后未湿磨的样品在573 K取得最大的ZT值0.25, 是目前文献报道的最高值.

English Abstract

参考文献 (18)

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