NbFeSb基高熵半哈斯勒合金热电性能研究

发布时间：2023-04-28 22:33

　　熵体现了体系的混乱度,熵值越大,混乱度越大。降低热电材料的热导率是提升材料热电性能的有效手段,体系的混乱度越大,声子的散射将会增强。本文从熵与热传导的关系出发,结合高熵合金的设计思路,在half-Heusler热电材料NbFeSb的Nb位引入多组元产生高配置熵,研究高熵效应对材料热电性能的影响;进一步研究在Fe位掺杂Co、Sb位掺Sn对材料结构与性能的影响。论文通过电弧熔炼结合高温熔炼制备铸锭,研磨后利用放电等离子体烧结形成致密块状样品。对样品的结构、组织及热电性能进行详细研究,得出以下结果。(1)在Nb位分别掺入10 at.%的Ti、V、Zr、Mo,研究了各掺杂元素对NbFeSb热电性能的影响。结果表明,Zr或Ti掺杂保持NbFeSb的p型导电行为。其中掺杂Zr使功率因子的优化效果最为明显,但对晶格热导率特别是高温下的晶格热导率的降低效果较差。Ti对功率因子的优化及晶格热导率的降低效应均较明显。Mo或V掺杂均使NbFeSb转变为n型导电,功率因子大幅度降低。但V掺杂能有效降低晶格热导率,873K时为4.8 W/mK。功率因子的提升归因于载流子浓度的增加,而晶格热导率的降低和掺杂元素与...

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 热电材料的背景和意义
    1.2 热电效应的基本原理
    1.3 热电材料的性能参数
    1.4 热电材料的研究进展
    1.5 高熵效应与热导率
    1.6 本论文研究思路及意义
第2章 实验方法
    2.1 原料与设备
    2.2 样品制备
        2.2.1 真空电弧熔炼法
        2.2.2 高温熔炼
        2.2.3 放电等离子体烧结
        2.2.4 实验流程
    2.3 样品表征方法
        2.3.1 XRD物相分析
        2.3.2 微观结构及成分分析
        2.3.3 电学性能测试
        2.3.4 热学性能测试
        2.3.5 Hall效应测试
第3章 Zr、V、Ti、Mo单元素掺杂对NbFeSb热电性能的影响
    3.1 XRD物相分析
    3.2 SEM和EDS分析
    3.3 电学性能分析
    3.4 热学性能
    3.5 热电优值
    3.6 小结
第4章 等比例掺杂Zr、V、Ti、Mo对NbFeSb热电性能的影响
    4.1 XRD物相分析
    4.2 SEM和EDS分析
    4.3 电学性能分析
    4.4 热学性能分析
    4.5 热电优值
    4.6 小结
第5章 Hf、Zr、Mo、V、Ti等比例掺杂对NbFeSb热电性能影响
    5.1 XRD物相分析
    5.2 显微结构分析
    5.3 电学性能分析
    5.4 热学性能分析
    5.5 热电优值
    5.6 小结
第6章 Co、Sn掺杂对Nb_0.75T_0.25FeSb热电性能的影响
    6.1 Co掺杂对Nb_0.75T_0.25FeSb热电性能的影响
        6.1.1 XRD物相分析
        6.1.2 SEM及EDS分析
        6.1.3 电学性能分析
        6.1.4 热学性能分析
        6.1.5 热电优值
    6.2 Sn掺杂对T_0.25Nb_0.75FeSb热电性能的影响
        6.2.1 XRD物相分析
        6.2.2 SEM及EDS分析
        6.2.3 电学性能分析
        6.2.4 热学性能分析
        6.2.5 热电优值
    6.3 小结
第7章 结论
参考文献
致谢
攻读硕士期间研究成果



本文编号：3804616