納米級(jí)Bi2Te3粉體的制備及其燒結(jié)性能研究.pdf

1、熱電材料是一種能夠?qū)崿F(xiàn)熱能和電能直接相互轉(zhuǎn)換的功能材料，在溫差發(fā)電和熱電制冷等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值和廣泛的應(yīng)用前景。碲化鉍基合金是目前室溫附近性能最佳也是研究最早的熱電轉(zhuǎn)換材料，在微電子、計(jì)算機(jī)以及航天等諸多領(lǐng)域已廣泛用于局部制冷與溫度控制。納米熱電材料由于其熱導(dǎo)率的降低比電導(dǎo)率的降低更為顯著，可以使熱電性能會(huì)得到顯著提高，所以納米熱電材料成為目前熱電材料研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。
　　 本文采用了一種新的超低溫機(jī)械冷凍研磨法，以市

2、售Bi2Te3晶體為原料制備得到納米級(jí)Bi2Te3粉體，相對(duì)于傳統(tǒng)機(jī)械球磨，冷凍研磨的超低溫研究特性，可以制備超細(xì)均勻的納米晶粒。用XRD、TEM等手段對(duì)研磨粉體進(jìn)行物相和微觀形貌結(jié)構(gòu)分析，研究了Bi2Te3晶粒在研磨過(guò)程中粒子的破碎機(jī)制。最后采用放電等離子燒結(jié)技術(shù)，對(duì)納米級(jí)Bi2Te3粉體進(jìn)行燒結(jié)，利用FE-SEM對(duì)塊體材料進(jìn)行形貌表征，并測(cè)試塊體材料的熱電性能，研究燒結(jié)工藝以及微觀形貌對(duì)熱電性能的影響。主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　

3、 1、通過(guò)調(diào)節(jié)最佳的冷凍研磨參數(shù)研磨Bi2Te3晶體材料，進(jìn)一步研究不同冷凍研磨時(shí)間下Bi2Te3粒子的物相和微觀形貌變化過(guò)程，找到在超低溫條件下最合適的研磨時(shí)間，制備出不發(fā)生相變和分解的平均粒徑在10～15nm的納米級(jí)Bi2Te3粉體。
　　 2、以相同原料采用高能球磨制備Bi2Te3粉體，分別對(duì)比兩種研磨條件下不同研磨時(shí)間段粉體的微結(jié)構(gòu)變化過(guò)程，研究液氮條件下超低溫研磨過(guò)程制備納米級(jí)Bi2Te3粉體的微觀物理過(guò)程。

4、　　 3、嘗試通過(guò)對(duì)冷凍研磨后Bi2Te3粉體進(jìn)行燒結(jié)實(shí)驗(yàn)，初步探索發(fā)現(xiàn)360℃的保溫溫度更有利于冷凍研磨的納米級(jí)Bi2Te3粉體的燒結(jié)，進(jìn)一步結(jié)合SEM形貌分析研究表明，過(guò)低溫度不易燒結(jié)致密，而過(guò)高溫度會(huì)發(fā)生形貌轉(zhuǎn)變不利于熱電性能，而在330～360℃保溫溫度下形成有利于熱電性能的大小晶格匹配結(jié)構(gòu)。
　　 4、考慮到大小晶粒匹配結(jié)構(gòu)可以在更大的波長(zhǎng)范圍內(nèi)散射聲子，大幅度的降低材料晶格熱導(dǎo)率的特點(diǎn)。本論文通過(guò)合適的燒結(jié)參數(shù)制備