ti基halfheusler热电化合物的制备及其热电性能研究

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1、武汉理工大学硕士学位论文摘要高性能热电材料要求具有良好的电传输性能和低的热导率，TiNiSn基half-Heusler化合物是近几年发现的新型热电发电材料之一。本论文从优化电传输性能和热传输性能的角度出发，采用固相反应法合成了单相的Til．x(Ufo919_9#ro081十z)xYiSnl叫Sby(x=o．00～O．25,y=0．OO一0．01，z=0．00—O．05)，并用放电等离予烧结(SPS)方法制备出密实块体材料，研究了Hf和zr同时在Ti位上的等电子合金化和Sb在Sn位上的掺杂对Ti基half-Heusler化合物热电性能的影响规律。研究结果表明：少量的Hf和微量的zr在T

2、i位上的等电子合金化，显著的降低了材料的热导率r，同时显著提高了材料的Seebeck系数口，组成为Tio85(Hfo919Zro081)013NiSn的试样室温热导率为3．72Wm。1K～，在700K时，Zr值达到最大值为O．56，与三元TiNiSn相比，在相同温度下，z丁值的提高率为190％一3lO％。固定Ti的含量，改变Hf和zr的比例，随Hf含量的增加，材料的电导率降低，Seebeck系数增加，热导率降低，低温时材料的z丁值变化较小，高温时略有增加。sb在Sn位上的掺杂显著地提高材料的电导率和功率因子，但热导率也有所增加，通过控制Sb的掺杂量可以显著的提高材料的z丁值。在各种组

3、成的n型Til．。(Hfo919-zZro．081甸xNiSnl．ysby化合物中，Tio．85(Hfo919Zro081)ol5NiSno996Sbo004试样具有最大热电性能指数，在675K时zr值达到O．65。关键词：half-Heusler，固相反应，热电性能武汉理工大学硕士学位论文AbstractItiSdesirableforthermoelectricmaterialstohavelOWtherinaIconductivity,10WelectricalresistivityandhighSeebeckCOe衔cient．TheTiNiSn·basedhalf-Heus

4、lercompoundisoneofthenewlydevelopedthermoelectricmaterialsasprospectivecandidatesforpowergeneration．In也话paper，single—phaseTil_x(Hfo919．zZro081+z)xNiSnl-ysbv(x=0．00一O．25，y=0．00一O．01，z=0．00一O．05)compoundsweresynthesizedbysolid—statereactionandhiIgh—densitybulkmaterialWaspreparedbySparkPlasmaSinte

5、ring(SPS)．刀把effectsofHfandZrsubstitutionforTisiteandthedopingwithSbforSnsiteonthethermoelectricpropertiesofTiNiSnhalf-Heuslercompoundswereinvestigated．TheresultsshownthatthesubstitutionofasmallamountHfandtraceZrforTiresultedinreductionofthethermalconductivitysignificantlyandaremarkableenhanceme

6、ntoftheSeebecktoefficient；ThedimensionlessfigureofmeritZTofTi0ss(Hfo919Zr0osl)0isNiSnreachedahighmaximumvalueofO．56at700KandenhancementofzTWaS190—310％atsametemperaturecomparedwithternarynNiSncompounds．WcalSOfoundthattheelectricalconductivities．SeebeckCOC伍cientsincreascandthethermalconductivitie

7、sdecreasewithincreasingHfcontentoftheproportionsofHfandZr．ThereforeZTvaluehaslittlechangeatthetimeofthelowtemperature，thehightemperatureisslightlyenhanced．DopingofSbonSnsiteremarkablyincreasetheelectricalconductivitiesandpowerfact