Co对镍基哈斯勒热电合金组织性能的影响

发布时间：2021-01-13 02:55

　　哈斯勒（Heusler）热电合金作为可直接将热能转换为电能的功能材料,具有无污染、无噪音、所需元素储存广等优点,但是其较高的热导率致使热电优值（ZT）普遍较低。本文基于我省丰富的镍钴资源及近来研究较多的Ni基哈斯勒合金,选择全Heusler型Ni₂-Mn-Sn合金和半Heusler型Ni-Mn-Sn合金为研究对象,通过钴（Co）对镍（Ni）的置换合金化和细化晶粒优化合金的功率因数（PF）、降低热导率,以改善其ZT值,探究了合金化对试样的组织结构及热电性能的影响。主要试验结果如下:第一,通过X射线衍射分析可知,采用电弧熔炼-热处理工艺成功地制备了全Heusler合金试样。结合SEM分析、能谱分析及背散射图等,可以发现经过反复熔炼后,合金元素分布较均匀,试样晶粒粗大,均为两相（灰色相和黑色相）,其中黑色相为富Co贫Sn相,且随着Co含量的增加,黑色相体积逐渐增多,马氏体相变是试样出现黑色相的原因。第二,根据全Heusler合金的热电性能检测数据可知,Co的置换合金化降低了试样的热导率和电导率,但却提高了其Seebeck系数。试样Ni₂₀Co

【文章来源】：兰州理工大学甘肃省

【文章页数】：60 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

Seebeck效应Vab=Sab△T（1.1）

硕士学位论文公式（1.1）来表示。效应的第二个效应，可用于制冷或，是把电能直接转换为热能的现象，并.Peltier 首次发现，当在两个不同导体连焦耳热外，在两个连接处会分别放出ltier 效应[10]。此科学家将铋（Bi）和电后发现，两种金属接头处变冷使水融化[11]。

1.3 (a)是 C1b结构的半哈斯勒晶体结构；(b)是 L21结构的全哈斯勒晶体结ll-Heusler 合金具有丰富的种类，其电子结构有金属性的也有半导、铁磁的、抗磁的等等。有研究表明，当全 full-Heusler 合金的价合金出现半导体特性。例如 Mn2RuY(Y=Si、Ge、Sn)，Fe2XY(X=b)和(X=Nb、Ta；Y=Al、Ga)。理想的热电材料应该具有较大的 S导率，而 Heusler 合金恰好符合这一条件。例如目前性能较佳的 Bi的 Seebeck 系数绝对值为 100-230μV/K 左右[38]，其他热电材料 系数都不大于 200μV/K，而 Heusler 合金的 Seebeck 系数绝对值μV/K，有些还高达 450μV/K[39]，明显高于大部分热电材料。陶多电弧熔炼法和放电等离子烧结技术相结合，制备了 Fe2TiSn 及用 S掺杂而得到的 Fe2TiSn1-xSbx(x=0.05，0.1，0.2)和 Fe2TiSn0.9Si0.1， Seebeck 系数显著改善，大大优化了其 ZT 值[40]。lf-Heusler 合金组成成分为 1：1：1，其化学通式为 XYZ，X 和 Y 素、稀土元素或者碱土金属元素，Z 为主族元素，它可以理解成共存的化合物，其中 X 原子和 Y 原子有显著的阳离子特性，而 Z


本文编号：2974065