热、力载荷对方钴矿基热电材料结构和性能的影响

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1、武汉理工大学博士学位论文分类号UDC题目英文题目密级学校代码10497劣j萑程歹大穿学位论文垫!垄垫蕉壁壅箜壁基垫塾挝盘缱塑垄：睦丝丝量堕．TheEffectsoftheThermalandMechanicalLoadingontheStr—u——c—t—u—r—e—andP．，．．．．e．．．．．r．．．．．f．．．．o．．．．．．rm．，．，．．a．．．．．n．．．．．．．c．．．．．e．．．．．．s．．．．．．．．o．．．．．．f．．．．．．．．S．．．．．．k．．．．．．u．．．．．．t．．．．t．．．．e．．．．．r．．．．．u．．．

2、．．．d．．．．．．i．．．t．．．e-b—a—sed。．．．．．．．．Th．．．．．．．．．er—m—oelectricmaterials研究生姓名丈鹏飞姓名鍪堕猩职称鏊授指导教师单位名称堡堂暄邮编垒三QQzQ副指导教师姓名——查堕_职称—耋：L学位—盟±二单位名称扭垫堂堕Ittlj编—4300—70申请学位级别遣±学科专业名称垦堡杰堂论文提交日期2Q!三生三旦论文答辩日期2Q!兰生三月学位授予单位童圣墨三盘鲎学位授予日期答辩委员会主席壅生堕评阅人盔监这：塑至垄一．盗璺、2013年5月武汉理工大学博士学位论文ADissertationSubm

3、ittedtoWuhanUniversityofTechnologyfortheDoctor'sDegreeinEngineeringTheEffectsoftheThermalandMechanicalPh．D．Candidate：PengfeiWenSupervisor：Prof．PengchengZhaiVice·-Supervisor：Prof．PengLiMajor：SolidMechanicsWuhanUniversityofTechnologyWuhan，430070，Hubei,P．R．CHINAMay2013武汉理工大学博士学

4、位论文独创性声明本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特另口加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：妻P畸等峰一日期：矽睦◆鬯学位论文使用授权书本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权武汉理工大学可以将本学位

5、论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理工大学认可的国家有关机构或论文数据库使用或收录本学位论文，并向社会公众提供信息服务。(保密的论文在解密后应遵守此规定)研究生(签名)：复婵虺导lJili(签名)夕和妩日般口J曩易，参武汉理工大学博士学位论文中文摘要热电材料是一种可以实现热能与电能相互转换的特殊功能材料。热电界围绕如何提高热电材料的热电优值展开了大量研究。方钴矿热电材料就是其中一个研究热点，它被认为是一种极具应用潜力的中温热电材料。然而，热电材料一旦用于发电系统中，就不可避

6、免的会受到热、力载荷的作用。那么，在热、力载荷作用下，方钴矿材料的结构和性能将发生何种变化，是直接影响其应用前景的基础，而当前对方钴矿材料在这方面的研究还很缺乏。本文围绕几种方钴矿基热电材料，对它们在热、力载荷作用下结构和性能的变化展开了研究，得到了这些材料结构与性能的演化规律，为方钴矿材料的实际应用奠定了基础。二元方钴矿材料CoSb3是研究方钴矿基热电材料的基础，本文研究了在循环热、力作用下CoSb3结构及热电和力学性能的变化，得到了其结构和性能演化的规律。在室温～500。C～室温的循环热载荷作用下，CoSb3材料中的Sb有挥发，材料的表面形

7、貌发生了明显改变，出现了开裂和鼓包，2000次热循环后材料密度下降了近5％，但是CoSb3材料的相组成依然保持稳定；热循环后，材料的电导率有所增加，特别是在300～600K范围内的变化较为明显，Seebeck系数有所下降，功率因子变化并不明显；由于材料中Sb空位的增加以及材料致密度的减小，材料的热导率在热循环后明显降低，2000次热循环后，热导率在300K时下降了近20％，CoSb3材料最大ZT值和热循环前比增加了25％；由于CoSb3材料经历热循环后出现了开裂和鼓包，2000次热循环后，材料的抗压强度和弯曲强度均有所下降，但是压缩模量和弯曲模

8、量的变化并不明显。总的来说，循环热载荷对CoSb3材料的微观结构有所影响，从而使材料的强度有所降低，但是材料的热电优值有所增加。另外，在0～150-4