Bi₂Te₃基熱電材料,在室溫附近擁有著最高的熱電優(yōu)值,熱電性能最佳,研究最廣,應用最為成熟。為了實際應用需求,要將熱電材料與電極連接組成熱電器件,熱電器件的熱電轉(zhuǎn)換效率受到熱電材料本身以及接頭連接質(zhì)量的共同影響。本課題主要研究了Bi_0.5Sb_1.5Te₃與Cu電極的釬焊工藝及連接機制。本文采用SnBi釬料,實現(xiàn)了Bi_0.5Sb_1.5Te₃與Cu的連接,釬焊接頭典型界面結(jié)構(gòu)為Bi_0.5Sb_1.5Te₃/SnTe+SnSb/β-Sn+Bi-Rich/Cu₆Sn₅/Cu₃Sn/Cu。研究了界面組織和接頭力學性能隨工藝參數(shù)的變化規(guī)律。隨著釬焊溫度的提高以及保溫時間的延長,接頭抗剪強度呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。在釬焊溫度180℃,保溫時間3min時,接頭的最大強度為7MPa。接頭的斷裂位置為B... 

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究意義
    1.2 碲化鉍熱電材料連接現(xiàn)狀
        1.2.1 碲化鉍熱電材料簡介
        1.2.2 碲化鉍熱電材料連接現(xiàn)狀
    1.3 增強體復合Sn基釬料現(xiàn)狀
    1.4 石墨烯研究現(xiàn)狀
        1.4.1 石墨烯簡介
        1.4.2 石墨烯在釬焊中的研究現(xiàn)狀
    1.5 本課題的研究內(nèi)容
第2章 試驗材料、設備及方法
    2.1 試驗材料
    2.2 試驗設備
        2.2.1 釬焊連接設備
        2.2.2 電鍍設備
        2.2.3 蒸鍍設備
        2.2.4 釬料熔煉設備
        2.2.5 接觸電阻測試設備
    2.3 試驗過程
        2.3.1 釬焊工藝流程
        2.3.2 電鍍工藝流程
        2.3.3 蒸鍍工藝流程
    2.4 界面組織分析及性能測試
        2.4.1 掃描電子顯微鏡(SEM)分析
        2.4.2 X射線衍射(XRD)分析
        2.4.3 力學性能測試
第3章 Bi_(0.5)Sb_(1.5)Te_3與Cu的釬焊連接
    3.1 引言
    3.2 SnBi釬料連接Bi_(0.5)Sb_(1.5)Te_3與Cu的典型界面組織
    3.3 釬焊工藝參數(shù)對于釬焊接頭的影響
        3.3.1 釬焊溫度對界面結(jié)構(gòu)組織的影響
        3.3.2 保溫時間對界面結(jié)構(gòu)組織的影響
    3.4 工藝參數(shù)對接頭力學性能影響
        3.4.1 釬焊連接參數(shù)對接頭力學性能的影響
        3.4.2 接頭斷裂形式分析
    3.5 Bi_(0.5)Sb_(1.5)Te_3/SnBi/Cu服役模擬
    3.6 Bi_(0.5)Sb_(1.5)Te_3/SnBi/Cu釬焊接頭形成機制
    3.7 本章小結(jié)
第4章 Bi_(0.5)Sb_(1.5)Te_3 表面阻隔層設計及與Cu的連接
    4.1 引言
    4.2 Bi_(0.5)Sb_(1.5)Te_3 的表面鍍膜釬焊連接
        4.2.1 Ni鍍層的制備方式選擇
        4.2.2 電鍍時間對于接頭界面形貌及力學性能的影響
        4.2.3 制備Ni鍍層的接頭典型界面組織
    4.3 釬焊工藝參數(shù)對Bi_(0.5)Sb_(1.5)Te_3/Ni與 Cu接頭的影響
        4.3.1 釬焊溫度對于接頭界面的影響
        4.3.2 保溫時間對于接頭界面的影響
    4.4 接頭力學性能
        4.4.1 工藝參數(shù)對接頭力學性能的影響
        4.4.2 接頭斷裂形式
    4.5 金屬Ni鍍層的服役模擬
        4.5.1 時效過程中接頭界面的組織變化
        4.5.2 時效過程中接頭力學性能的變化
        4.5.3 Bi_(0.5)Sb_(1.5)Te_3/Ni/SnBi/Cu釬焊接頭形成機制
    4.6 復合鍍層的設計及服役模擬
        4.6.1 Ni/Ti/Ni復合鍍層的典型界面組織
        4.6.2 Ni/Ti/Ni復合鍍層的服役模擬
        4.6.3 Ni/Ti/Ni復合鍍層的力學性能
        4.6.4 Bi_(0.5)Sb_(1.5)Te_3/Ni/Ti/Ni釬焊接頭形成機制
    4.7 本章小結(jié)
第5章 接頭電性能測試及石墨烯復合釬料設計
    5.1 引言
    5.2 接觸電阻測試
        5.2.1 接觸電阻測試原理
        5.2.2 接頭接觸電阻測試結(jié)果
    5.3 石墨烯復合釬料制備及性能
        5.3.1 石墨烯復合SnBi釬料
        5.3.2 石墨烯增強SnBi釬料典型界面組織分析
        5.3.3 復合釬料接頭接觸電阻測試
    5.4 復合釬料降低電阻機制
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其他成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]熱電材料中的晶格熱導率[J]. 沈家駿,方騰,傅鐵錚,忻佳展,趙新兵,朱鐵軍.  無機材料學報. 2019(03)
[2]世界能源轉(zhuǎn)型與發(fā)展——低碳時代下的全球趨勢與中國特色[J]. 羅佐縣,許萍,鄧程程,楊寧,王殿銘.  石油石化綠色低碳. 2019(01)
[3]石墨烯應用研究進展[J]. 張文毓,全識俊.  傳感器世界. 2011(05)
[4]熱電制冷技術(shù)的研究進展與評述[J]. 胡韓瑩,朱冬生.  制冷學報. 2008(05)
[5]熱電材料熱壓燒結(jié)技術(shù)研究[J]. 李瑜煜,張仁元.  材料導報. 2007(07)

博士論文
[1]電化學沉積法制備薄膜Bi2Te3基熱電材料[D]. 裘武軍.浙江大學 2011

碩士論文
[1]Cu和Zn元素的添加對SnBi無鉛焊料合金性能的影響[D]. 尹恒剛.重慶大學 2013



本文編號：3713514