p型填充式纳米方钴矿化合物的制备及热电性能的研究

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1、武汉理一f：大学硕士学位论文摘要填充式Skuttcrudite化合物出于在中温领域(600K-800K)具有很高的载流子迁移率jd如较高的Seebeck系数胡百引起了人们的广泛关注；但其热导率琏受高，因而通过降低晶格热导率札，提高热电性能指数已成为研究的热点。本研究拟通过结构纳米化来降低热导率，提高材料的Seebeck系数，进而改善材料的热电性能。本研究通过两步固相反应法合成了平均晶粒尺寸约为31am单相Ba填充Fe置换的P型BayFc，C04-，Sbl2化含物粉末，采用高能球磨法制备纳米BayFe。C04-。Sbl2化合物粉体．研究了球磨参数(球料比、转速

2、和时闻)对粉体颞粒尺寸大小的影响。在适当的工艺参数条件下制备出平均颗粒尺寸约为100nm左右的粉体。以BayFe。C04。Sbl2纳米粉体为起始原辛茸，采用放电等离子快速烧结(sPs)法制备Ba，Fe。C04．xSbl2纳米晶块体材料。研究了烧结温度和烧结时间对烧结体平均晶粒尺寸太小的影响。结果表明：随着烧结温度的增加和烧结时间的延长，烧结体的平均晶粒尺寸有明显长大。当烧结温度为550℃，烧结时间5min时．得到了平均晶粒尺寸为150nm的BayFe，C04-。Sbl2块体材料。通过对一系列平均晶粒尺寸不同的BayFexC04-xSbl2化合物的热导率、屯导

3、率和Seebeek系数的测量，讨论了结构纳米化对热导率、电导率和Seebeck系数的影响。结果表明：纳米化对13ayFe。C04。Sbt2化合物的Seebeck系数影响较大，Seebeek系数口有某种程度的下降，晶格热导率吃的变化是第二相和平均晶粒尺寸共同作用的结果．电导率破化幅度不大。因此，纳米化对BayFe，C04-xSbl2化合物的热电性能指数z丁值影响较大。．关键词：填充式Skutterudite化合物纳米结构高能球磨热电性能武汉理l。人学硕十学位论文AbstractThefilledSkutteruditecompoundsattractmucha

4、ttentionduetotheirhighmobilitiesandrelativelargeSeebeckcoefficientsinthemediumtemperaturerangeof600-800KTheirthermalconductivitiesaresohighthathowtodecreasetheirlatticethermalconductivitiesandimprovetheirZTvaluesbecomesaresearchfoCUS．Inthisresearch，simplephaseP—typeBayFexC04．xSbl2f

5、illedSkutteruditecompoundpowderwithaveragegrainsize3p．mwassynthesizedusingatwo—stepsolid—statereactionmethod．NanostructureBavFexC04，xSbl2powderWaspreparedbyhighenergyballmillingmethod．Theinfluenceofballmillingparameter(qualityofballandpowderinratio，velocity,time)ontheaveragegrainsi

6、zewasresearched．Inappropriatecondition，powderwithaveragegrainsize100rtmWasprepared．BavFexC04．xSblzbulkmaterialswaspreparedbysparkplasmasinterin甙SPS)methodusingnanostructurepowderasstartingmaterials．Theinfluenceofsinteringtimeandsinteringtemperatureontheaveragegrainsizeofthesinterwa

7、sresearched．Itwasshowedthatwiththesinteringtemperatureandsinteringtimeincreasing，averagegrainsizeofbulkmaterialsgrewevidently．BayFexC04一xSbl2bulkmaterialswithaveragegrainsize150rimwaspreparedinthecondition：sinteringtime5min，sinteringtemperature550*C．Thethermalconductivity．electrica

8、lconductivityandSeebeckcoe