论文部分内容阅读
Bi2Te3基赝三元热电材料是室温下热电性能最好的温差电材料，已经得到广泛应。本文以P型Bi2Te3基赝三元热电材料为研究对象，利用碳纤维材料的高导电性和高弹性模量制备P型Bi2Te3基赝三元碳纤维掺杂热压烧结复合热电材料，以期在改善Bi2Te3基赝三元粉末压制热电材料机械性能的同时改善其热电性能。 已有研究结果表明，烧结能够明显改变粉末冶金法制备的Bi2Te3基赝三元热电材料的微观结构和热电性能。本文主要研究烧结温度对P型Bi2Te3基赝三元碳纤维掺杂热压烧结复合热电材料微观结构的影响，建立材料电导率、温差电动势率和热导率随烧结温度变化的基本规律，进而揭示P型Bi2Te3基赝三元碳纤维掺杂热压烧结复合热电材料性能变化的内在物理机制，为后续热电材料的性能优化机理研究提供理论依据和实验基础。 本实验取纯度均为99.99％的碲Te，铋Bi，锑Sb，硒Se四种单质，采用熔炼法制备P型Bi2Te3基赝三元热电材料晶锭。取适量P型Bi2Te3基赝三元热电材料晶锭研磨制成粉体20～100目，按照0.1％的质量比掺入长度约为0.4～0.6 mm的碳纤维材料。然后采用热压法在4.42 MPa的压强和200℃的温度下制备P型Bi2Te3基赝三元碳纤维掺杂热压复合热电材料。最后将Bi2Te3基赝三元碳纤维掺杂热压复合热电材料在惰性气体环境中不同的温度下进行烧结得到P型Bi2Te3基赝三元碳纤维掺杂热压烧结复合热电材料。 使用扫描电镜(SEM)进行微观结构分析结果表明，热压后的赝三元热电材料，随着烧结温度的增高，其原本微小的晶粒均得到了一定的生长，相邻的晶粒与晶面粒之间发生融合。X射线衍射(XRD)分析结果表明同样经过烧结后晶粒长大，与SEM结果一致。热电性能测试结果表明，P型Bi2Te3基赝三元碳纤维掺杂热压烧结复合热电材料的Seebeck系数和电导率σ均随着烧结温度的升高呈现出递升的趋势，热导率κ随着烧结温度的升高表现出先升高而后降低。此外，P型Bi2Te3基赝三元碳纤维掺杂热压烧结复合热电材料室温300 K下的热电优值ZT随烧结温度升高而增大。当烧结温度达到400℃时，趋于极值，约为1.078。