Co和Ti对Ni-Mn-Sn系哈斯勒热电合金组织与性能的影响

发布时间：2020-08-13 06:31

【摘要】：哈斯勒(Heusler)型合金作为一种新型的能源材料,因为其晶体结构的高度对称性和良好的热电性而被广泛关注。本文基于Heusler型合金的各项优异性能,采用粉末冶金技术和真空熔炼制备了合金元素Co和Ti掺杂的Ni-Mn-Sn系哈斯勒型系列块体材料,同时经过热处理,初步考察了不同温度条件下掺杂合金元素对Ni基Heusler型合金材料组织结构及其热电性能的影响规律和作用机制。主要研究结果如下:首先,Co和Ti元素掺杂对试样Ni_(50)Mn_(39)Sn_(11)合金材料热电性能的影响结果表明:经熔炼后的,Co和Ti元素进入到了Ni-Mn-Sn的晶格中,形成了固溶体,所有试样以条状的马氏体和树枝状的第二相存在。适量的掺杂,可以改善材料的热电性能。随着Co及Ti元素掺杂量的增加,试样的热导率逐渐降低,是因为Co、Ti元素的掺杂替代了Ni元素,进入基体晶格中引入了晶体缺陷以及原子的无序排列和第二相的存在,使得声子散射增强引起热导率明显下降,而合金的电导率及Seebeck系数的绝对值均增大。适当的增加掺杂量,提高了材料中载流子的迁移率,使得电导率随掺杂量的增加而增大,相比于掺杂前,掺杂后试样的热电优值ZT升高,掺杂Co后的热电优值升高至0.07885,而掺杂Ti后的热电优值升高至0.09286。其次,研究了不同的熔炼次数对试样Ni-Co(Ti)-Mn-Sn合金的热电性能的影响,结果表明:熔炼两次后试样的热电性能更优,相比于一次熔炼,其热导率降低的同时,电导率及Seebeck系数的绝对值也相应的有所提升。熔炼两次后,随着温度逐渐升高时,声子与声子之间的相互作用增强,散射趋势加强,对它的平均自由程产生了影响,使得热导率减小,最终致使热电优值ZT(掺杂Co:0.07885;掺杂Ti:0.09286)高于熔炼一次后的ZT值(掺杂Co:0.07278;掺杂Ti:0.0843)。第三,研究了在不同温度的条件下,对试样Ni-Co(Ti)-Mn-Sn合金的热电性能的影响,试验结果显示:随温度的升高,热导率呈现出递增的趋势,而电导率相反,Seebeck系数先减小后增大。
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG146.15

【参考文献】

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本文编号：2791652