本文關(guān)鍵詞： Bi-Te-Se系合金 液態(tài)電阻率 熔體狀態(tài) 凝固 性能　出處：《合肥工業(yè)大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：隨著愈來愈嚴(yán)重的環(huán)境污染和能源危機(jī),對(duì)熱電材料研發(fā)與制造的探索越來越迫切。碲化鉍(Bi2Te3)是當(dāng)前室溫附近性能最佳的熱電材料,然而其熱電轉(zhuǎn)換效率相對(duì)較低,力學(xué)性能差,制約其廣泛應(yīng)用。為此,新的制備方法成為熱點(diǎn)之一,但這類方法大多需昂貴的設(shè)備、復(fù)雜的工藝,且多處于實(shí)驗(yàn)研究階段,無法大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。基于現(xiàn)狀結(jié)合液固相關(guān)性的研究成果,本文以操控熔體狀態(tài)與常規(guī)凝固方法相結(jié)合的新思路,制備塊體Bi-Te-Se系熱電材料,探索了熔體狀態(tài)對(duì)其凝固行為和組織、所致相關(guān)性能的影響。主要內(nèi)容包括：采用直流四電極法探索了Bi2Te3-xSex(X=0.3, 0.45, 0.6)熱電材料熔體的電阻率溫度行為(p-T)；并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行凝固實(shí)驗(yàn),采用熱分析法、金相分析、XRD、SEM和EDS等表征手段研究了不同熔體狀態(tài)對(duì)Bi2Te3-xSex(X=0.3, 0.45, 0.6)合金凝固的影響；配合LiCl摻雜,進(jìn)而探討摻雜量和熔體狀態(tài)對(duì)合金性能的影響規(guī)律。本文所取得的主要?jiǎng)?chuàng)新性成果和結(jié)論如下：1、Bi2Tea-xSex(X=0.3, 0.45, 0.6)合金熔體在首輪升降溫過程中p-T的異常行為,直觀揭示了合金熔體在首輪升溫過程中發(fā)生了由溫度誘導(dǎo)的不可逆液-液結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變(TI-LLST)現(xiàn)象。分析認(rèn)為,該類合金TI-LLST的物理本質(zhì)是,熔化后合會(huì)液中仍存在異類Bi-Te-Se型化學(xué)短程序或中程序,在一定的溫度范圍,因原有團(tuán)簇結(jié)合鍵被打破,化學(xué)短程序或中程序消失,最終熔體形成新的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。2、凝固熱分析及組織表征揭示,Bi2Te3-xSex熱電材料熔體狀態(tài)的改變對(duì)其凝固行為和組織有明顯的正面作用：熔體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變后的凝固試樣,其開始凝固時(shí)間延遲,形核和生長過冷度均增大,形核率明顯提高,凝固時(shí)間大大縮短；凝固組織均由兩相組成且明顯細(xì)化,初生相Bi2Te3-xSex板條厚度明顯減小,共晶相區(qū)域略有增加,擇優(yōu)取向減弱,晶粒分布更加均勻無序。3、Bi2Te3-xSex(x=0.3, 0.45, 0.6)半導(dǎo)體材料的電學(xué)和力學(xué)性能測試結(jié)果表明：LiCl對(duì)于熱電材料相當(dāng)于施主摻雜,載流子濃度隨摻雜量的增大而增加,摻雜量為0.075wt.%時(shí)獲得最大功率因子；熔體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變后的試樣Seebeck系數(shù)的絕對(duì)值增大,同時(shí)電阻率減小,功率因子分別提升了49.2%,48%,48.7%；熔體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變后試樣的顯微硬度明顯提高。綜上所述,通過對(duì)N型Bi2Te3-xSex合金熔體狀態(tài)的操控,以及合適的微量摻雜,可有效改善材料的凝固和性能,從而為熱電材料制備方法探索提供了新的視角；同時(shí)也證實(shí),簡單易行的常規(guī)凝固方法可獲得性能良好的熱電材料。
[Abstract]:In this paper , the influence of melt state on solidification behavior and microstructure of thermoelectric materials is investigated by means of thermal analysis , metallographic analysis , XRD , SEM and EDS . The results of the electrical and mechanical properties of the semiconductor materials showed that the maximum power factor was obtained by controlling the melt state of the N - type 2Te3 - xSex alloy , while the resistivity was decreased . The power factor increased by 49.2 % , 48 % and 48.7 % respectively .

【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TB34

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