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β-FeSi_2基热电材料的制备及电输运作性能研究

在综合评述了国内外热电材料研究进展的基础上,以β-FeSi_2热电材料作为研究对象,采用快速凝固、悬浮熔炼和机械合金化等技术制备了FeSi_2及Fe_2Si_5基合金,通过XRD、SEM/EDS以及电性能测试等手段,研究了它们的相变,微观结构和电输运性能,分析了这些合金的相变规律,同时探讨了进一步提高β-FeSi_2热电性能的途径。我们自行设计制作了两台热电性能测试装置,分别用于测量热电材料在300K~800K温度范围内的电性能和热电优值。热电材料电性能测量装置采用热电偶丝作为电压测量导线,简化了实验装置,能较精确的测量样品两端的温差,从而保证了Seebeck系数测量的准确性,此装置还可同时测量热电材料的电阻率。热电优值测量装置根据Harman原理,利用通交、直流电流来测量材料的电阻电压和Seebeck电压,实现热电优值的直接获得。首次采用单辊快淬法制备了快凝β-FeSi_2热电材料。本文对比研究了快速凝固、机械合金化和悬浮熔炼  (本文共103页) 本文目录 | 阅读全文>>

《功能材料》1970年30期
功能材料

β-FeSi_2──一种很有发展前途的热电材料

β-FeSi2-一种很有发展前途的热电材料β┐FeSi2aKindofThermoelectricMaterialwithBriliantProspects李凡吴炳尧赵华庭(东南大学,南京,210018)LiFanWuBingyaoZhaoHuating(SoutheastUniversity,Nanjing,210018,China)摘要简述了β-FeSi2热电材料的研究工作,分析了β-FeSi2的制备及其热电性能,认为机械合金化是制造β-FeSi2热电材料的发展方向之一。关键词β-FeSi2热电材料机械合金化热电性能ABSTRACTInthispaper,theresearchofβ-FeSi2thermoelectricmaterialisintroduced.Theprepara-tionandthethermoelectricpropertiesofitarealsoanalyzed.Itshowsthattheme...  (本文共4页) 阅读全文>>

牡丹江师范学院
牡丹江师范学院

高压高温探究合成β-FeSi_2热电材料

本论文利用高纯Fe粉和Si粉按非化学计量比混合,在国产六面顶压机上进行高温高压合成。主要结论如下:在压力3.5 GPa,温度为800℃时合金主要由Si单质和ε-FeSi、α-FeSi_2相组成。此时合金未达到完全熔融,当温度大约在825℃-925℃这个区间时,样品主要由ε-FeSi、α-FeSi_2相组成,硅单质消失,此时硅铁合金以稳定的ε和α双相存在。当温度在大于950℃时合金主要以α-FeSi_2相为主,四方相α-FeSi_2是这个系统中的高温化合物。高压凝固条件下Fe-Si合金随压力的增加,样品XRD主要由ε-FeSi、α-FeSi_2相组成,并没有发生其他相变;随着合成时间的增加合金受到污染。经过对合成时间、压力、温度的考察,在六面顶压机上不能直接合成β-FeSi_2热电材料。未掺杂的β-FeSi_2为P型半导体材料。压机上合成的块体样品进行800℃不同时间下的退火处理,最后得到β-FeSi_2相样品。与常压下不同,高压...  (本文共61页) 本文目录 | 阅读全文>>

兰州理工大学
兰州理工大学

提高热电材料β-FeSi_2转化率的工艺研究

随着全球环境污染和能源危机的日益严重,开发新型环保能源替代材料已越来越受到世界各国的重视。β-FeSi_2是一种半导体热电材料,可在高温环境中工作,具有在500~900℃温度范围内的高温热电转换功能;β-FeSi_2具有抗氧化性强、原料来源丰富、性能稳定、价格低廉等优点,选用低纯度的工业原料进行制备对其热电性能无明显影响;另外,在β-FeSi_2制备过程中掺杂微量的Cu、Co、B、Al等元素可以形成p型或者n型半导体,明显提高了β-FeSi_2的热电性能,避免由于半导体两只脚材料的热膨胀系数不同而引起的热电元器件制作上的困难。正是由于以上优点,β-FeSi_2已成为一种很有发展前途的热电材料。本文采用燃烧合成-热处理工艺合成热电材料β-FeSi_2,用简单的方法来快速制备高纯度的β-FeSi_2。使用该工艺可以提高β-FeSi_2的实际应用价值,为该材料的广泛推广应用、直接投入工业生产降低了成本。本文以Fe粉、Si粉、KNO_3...  (本文共56页) 本文目录 | 阅读全文>>

《有色金属》2002年03期
有色金属

掺N的β-FeSi_2基热电材料电学性能的研究

FeSi2 基热电材料以其原料丰富 ,高温下抗氧化性好而受到普遍关注。FeSi2 在高温下呈具有金属性质的α相和ε相 ,经过退火处理转变为具有半导体性质的 β相 ,并有较高的热电动势率。热电材料的热电性能用优值Z表征 ,Z =α2 / ρ λ ,其中α2 / ρ是由材料电学性能决定的 ,称为功率因子[1] 。未掺杂的 β FeSi2 是本征半导体 ,通过适当的掺杂 (如Mn ,Co) ,可制得 p型和n型 β FeSi2 ,并提高Z值[2 - 3] ,而非金属轻元素的掺杂 (如B) ,可以大大降低材料的热导率[4 ] 。为此 ,对掺轻元素N的 β FeSi2 基热电材料的电学性能进行研究。1 实验方法按Fe1 9Cr0 1Si5- 0 1Cu比例配制两份样品高温悬浮熔炼。在熔炼过程中 ,Fe1 9Cr0 1Si5 0 1Cu(Ar)是经抽真空后用Ar气作保护气体 ,而Fe1 9Cr0 1Si5 0 1Cu(N2 )是...  (本文共3页) 阅读全文>>

兰州理工大学
兰州理工大学

自蔓延—热处理制备热电材料β-FeSi_2及其热电性能研究

20世纪90年代以来,随着世界经济和科技的不断发展,一次能源的过度使用,导致了以温室效应、雾霾、酸雨等为首的环境问题的产生,最终使得能源枯竭及全球环境危机日益严重。因此,研究并开发无污染、无噪音、高效率的能量转换材料来代替一次能源,成为各国材料工作者追求的目标。另外,若将热电转换技术与太阳能、核聚变等结合起来,合理利用这些源源不断且无污染的能源,从而实现能源的可持续发展,同时也减缓了环境危机。其中,FeSi2具有良好的高温抗氧化性及高温热电转换性能,同时资源丰富、价格低廉,且无毒,是一种很有应用价值的高温热电转换材料。本文以能够实现热能和电能互相转换的热电材料β-FeSi2为研究对象,以Fe粉、Si粉及KNO3为原料,采用工艺简单、节能、瞬间完成反应过程的自蔓延高温合成及后续热处理工艺研制备热电材料β-FeSi2。采用X射线衍射仪(XRD)及扫描电子显微镜(SEM)等分析讨论了不同工艺参数对合成产物组织结构的影响,这些参数主要包...  (本文共60页) 本文目录 | 阅读全文>>