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《武汉理工大学》 2004年
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P型Mg-Si基热电材料的合成与性质研究

龙海山  
【摘要】: 本文首先对热电现象、热电材料的发展历史以及Mg_2Si基热电材料的研究进展作了比较详细的综述。已有的研究表明,以Mg_2Si为基、通过掺杂得到的固溶体是优秀的中温区(400-700K)热电半导体材料。 本文应用热力学理论对Mg_2Si制备过程进行了讨论,并探讨了固相反应进行的可能性及工艺制度的确立。结果表明在该体系中,可以通过低温固相反应合成Mg_2Si化合物粉末,同时在体系中MgO是非常容易生成,这主要是因为Mg在较高温度下容易挥发并与残留在反应容器内的O_2进行反应的结果,同时在降温过程中Mg_2Si也容易被氧化。MgO对材料的热电性能是极其有害的,为此必须对制备工艺进行优化和改进,尽量避免MgO的生成。 本文选择Ag元素作为掺杂元素,通过二次固相反应制备出p型Mg_2Si基热电材料。研究结果表明,用低温固相反应可以在制得Mg_2Si粉末的基础上掺杂而对纯Mg_2Si的热电性能进行改进。随着掺杂量的增大,材料的Seebeck系数有所增大,电导率增加明显,而热导率没有明显的变化。掺杂Ag浓度为15000ppm样品的Z值和ZT值均为最大,分别为18.2×10~(-6)K~(-1)和0.01。 本文选择了纳米BN粉以改变Mg_2Si基热电材料的热电性能。研究结果表明,当在Mg_2Si基热电材料中掺杂少量的BN纳米粉后,即可以使材料的热导率降低很多,同时也会使材料的电导率有所降低。但整体看来,掺杂少量的BN纳米粉对材料的热电性能是有利的。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TB39

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