方鈷礦材料作為最具潛力的中溫區(qū)熱電材料之一,其特殊晶體結(jié)構(gòu)使其擁有成為“聲子玻璃-電子晶體”的潛能,提升方鈷礦材料的ZT值一直是科研工作者研究的重點(diǎn)。填充雜質(zhì)原子、結(jié)構(gòu)納米化、復(fù)合第二相等手段都可以降低方鈷礦熱導(dǎo)率,從而提升整體熱電性能。方鈷礦的傳統(tǒng)制備工藝是采用熔融-退火法制備粉末再進(jìn)行燒結(jié),這種方法制備周期較長(zhǎng),成本較高,且長(zhǎng)期退火可能產(chǎn)生其他相雜質(zhì)或者導(dǎo)致晶粒過度生長(zhǎng)使材料熱導(dǎo)率又有所回升。與傳統(tǒng)制備方鈷礦材料的工藝不同,本論文采用水熱合成法,使用價(jià)格低廉的化合物原材料,利用高壓釜內(nèi)特殊的化學(xué)環(huán)境促進(jìn)氧化還原反應(yīng)以及包晶反應(yīng)的進(jìn)行,極大的縮短了合成時(shí)間,并且利用水熱法獨(dú)特的化學(xué)環(huán)境改善粉體的微觀結(jié)構(gòu),納米尺度的顆粒能夠進(jìn)一步降低了材料的熱導(dǎo)率,達(dá)到了優(yōu)化熱電性能的目的。確定水熱反應(yīng)釜內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)參數(shù),可以進(jìn)一步控制反應(yīng)進(jìn)程,計(jì)算反應(yīng)熱力學(xué)并確定反應(yīng)原理,從而實(shí)現(xiàn)控制產(chǎn)物結(jié)構(gòu)和反應(yīng)進(jìn)程,達(dá)到對(duì)反應(yīng)過程的精確控制。此外,采用SPS燒結(jié)工藝,首先模擬計(jì)算了燒結(jié)頸的形貌變化過程,得出燒結(jié)時(shí)間和致密度及燒結(jié)尺寸的影響關(guān)系,綜合考量得到最佳燒結(jié)時(shí)間,確定燒結(jié)參數(shù),制備出方鈷礦塊體并完成相關(guān)性...

【文章頁(yè)數(shù)】：69 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 熱電材料的基本理論
    1.3 熱電材料的制備工藝
        1.3.1 熔融退火法
        1.3.2 機(jī)械合金法
        1.3.3 水熱/溶劑熱法
    1.4 熱電材料的燒結(jié)工藝
        1.4.1 熱壓燒結(jié)
        1.4.2 放電等離子體燒結(jié)
        1.4.3 微波燒結(jié)
    1.5 填充方鈷礦基熱電材料
        1.5.1 單填類方鈷礦
        1.5.2 多填類方鈷礦
        1.5.3 復(fù)合第二相方鈷礦
    1.6 主要研究?jī)?nèi)容及意義
第2章 實(shí)驗(yàn)材料及方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)材料及設(shè)備
    2.2 材料制備工藝
    2.3 結(jié)構(gòu)性能表征
        2.3.1 微結(jié)構(gòu)表征
        2.3.2 熱電性能表征
第3章 水熱反應(yīng)釜內(nèi)熱力學(xué)分析
    3.1 引言
    3.2 水熱反應(yīng)的環(huán)境參數(shù)
        3.2.1 NaOH水溶液活度模型
        3.2.2 相平衡
        3.2.3 物料平衡
    3.3 反應(yīng)過程的熱力學(xué)分析
    3.5 燒結(jié)工藝參數(shù)的確定
        3.5.1 燒結(jié)溫度和壓力的確定
        3.5.2 燒結(jié)時(shí)間的確定
    3.6 本章小結(jié)
第4章 Ba填充方鈷礦材料的制備及性能研究
    4.1 引言
    4.2 樣品制備過程
    4.3 不同Ba濃度對(duì)Ba填充CoSb₃的結(jié)構(gòu)和熱電性能的影響
        4.3.1 X射線衍射分析
        4.3.2 顯微結(jié)構(gòu)分析
        4.3.3 電性能表征
        4.3.4 熱性能分析
        4.3.5 熱電優(yōu)值評(píng)估
    4.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及其它成果
致謝



本文編號(hào)：3813528