第三次工业革命以来，越来越多的地方需要应用能源，没有能源消耗人们寸步难行，使得传统能源（煤炭，天然气，原油等）面临枯竭危险，能源作为经济增长的基础，供需矛盾日渐严重，能源问题越来越被人们所关注。与此同时，由于矿石燃料的开采利用，产生了大量一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫等有污染的烟气，造成了严重的环境问题。热电材料作为一种无污染材料，在废热回收利用以及热电致冷领域有着巨大的应用潜能。
本论文围绕改善Ni-Te-Se掺杂方钴矿基热电材料的热电性能展开研究，采用固相反应结合放电等离子烧结技术，制备Ni-Te-Se共掺杂和Te-Se共掺杂方钴矿材料，系统研究Ni-Te-Se对CoSb3基方钴矿材料的微结构和热电性能的影响规律，以期达到降低材料热导率和提高热电优值的目的。另外方钴矿器件中与电极接触处的热电材料易产生裂纹，严重影响器件的机械可靠性，本文通过引入异质TiN纳米颗粒，制备微纳复合材料，探索纳米颗粒的引入对材料热电性能和力学性能的影响及规律。主要研究内容和结果如下：
研究了Ni-Te-Se共掺杂方钴矿材料的微观结构及热电性能。结果显示，所有样品的晶粒尺寸在1—10μm范围内，分布基本均匀。晶粒尺寸随Ni含量的增加并无明显的变化，少量Ni元素的加入对样品本身晶粒没有太大的影响。适量的Ni掺杂能够提高电性能，同时降低热导率，进一步提高Te-Se共掺杂CoSb3基材料的热电性能。
研究了Co4Sb11.3Te0.58Se0.12+xvol％TiN(x=0,0,50.1)复合材料SPS后的力学性能。结构表明，纳米材料TiN在基体材料晶体界面上分布相对均匀，部分TiN纳米颗粒团聚在一起形成纳米团簇。进行了纳米复合的方钴矿基材料压缩强度提高了15％。热处理后的样品平均压缩强度有明显的下降。纳米复合后的样品疲劳性能显著增加。对试样疲劳破坏的断口观察知，方钴矿材料疲劳破坏的一般沿晶体界面断裂，属于典型的脆性断裂破坏。
- 作 者：
- 徐成龙
- 学科专业：
- 工程力学
- 授予学位：
- 硕士
- 学位授予单位：
- 武汉理工大学
- 导师姓名：
- 翟鹏程
- 学位年度：
- 2014
- 研究方向：
- 语 种：
- chi
- 基金项目：
