MS结合PAS技术快速制备SiGe合金及其热电性能

发布时间：2021-03-29 04:46

　　SiGe合金是主要高温热电合金材料,由于SiGe合金固相线和液相线间距太大,合金熔体冷却时易出现偏析、甚至分相,且固相下Si、Ge元素的互扩散系数很小,因此制备成分均匀的SiGe合金是材料制备的一个重大挑战。另外,经过半个世纪研究,SiGe合金的热电性能得到显著提升,但目前RTG使用的Si80Ge20合金性能水平仍然不高,n型和p型材料的最高ZT值仅为0.93@1200K和0.5@1100K,寻找周期短、廉价节能的制备高性能SiGe合金的新方法对于SiGe热电材料的广泛应用具有十分重要的意义。针对上述问题,本论文采用MS结合PAS烧结技术尝试制备成分均匀SiGe合金,主要研究内容和结果如下:论文首先尝试MS制备Si80Ge20合金研究MS制备SiGe合金的可行性,系统研究了喷嘴类型及喷气压力对MS产物的影响,研究表明,采用喷嘴尺寸为0.5×5 mm2坩埚及0.02 MPa的喷气压力能够制备较均匀的薄带产物,且产率明显高于喷嘴尺寸?0.5 mm坩埚和0.5×2 mm2坩埚。本征Si80Ge20合金的需要通过掺杂提高其电性能,因此论文第二部分为MS-PAS制备n型和p型Si80Ge20合金... 

【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：119 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

主要热电材料及其发展水平Fig.1-1Mainthermoelectricmateiralsandtheirperformance.

.2 SiGe 合金相图因为单质 Si 和 Ge 的熔点分别是 1414 ℃和 936.3 ℃，二者相差较e 形成的合金为强分凝体系，图 1-4 为 SiGe 合金相图。所谓强分凝体iGe 合金相图中液相线与固相线差异较大，在熔体冷却凝固过程中，先析出，后析出的相相对富 Ge，出现成分偏析甚至分相。

关于 GaP 在 SiGe 合金中的作用，目前仍存在较大的争议。Pisharody 和Garvey 发现 GaP 的引入能使热导率降低 40%~50%，最早在 SiGe 合金中引入 GaP的目的就是为了降低材料的热导率[35]。但 T.Amano 等指出热导率降低可能源于晶粒尺寸的不同，GaP 的引入可能对晶粒尺寸有影响[36]。更多人的观点是 GaPFig.1-6 RTG applied Voyager Space Craft.


本文编号：3106926