摘要: 作为研究最早，目前最为成熟，实用性最广泛的热电材料，Bi2Te3基化合物一直受到人们的广泛关注。已有研究表明，区熔法能够制备得到取向性比较好的Bi2Te3基热电材料，沿平行于晶体生长方向上的性能比较好，最大热电优值ZT约为1左右。但是区熔法制备得... 展开 作为研究最早，目前最为成熟，实用性最广泛的热电材料，Bi2Te3基化合物一直受到人们的广泛关注。已有研究表明，区熔法能够制备得到取向性比较好的Bi2Te3基热电材料，沿平行于晶体生长方向上的性能比较好，最大热电优值ZT约为1左右。但是区熔法制备得到的Bi2Te3基热电材料具有明显的各向异性，热电性能较好的方向机械性能较差，不适合于热电器件的生产。因此对于Bi2Te3基热电材料而言，如何寻求新的工艺，在保持良好热电性能的同时提高其机械强度以便于加工成为新的研究重点。 本文采用区熔法制备p型Bi0.5Sb1.5Te3和n型Bi2Se021Te2.79热电材料，然后采用真空热压炉对区熔法制备得到的Bi2Te3基热电材料进行热挤压成型处理。已有理论和研究表明热挤压法能够通过挤压变形产生大量的缺陷引发材料的再结晶，从而细化晶粒获得很高的致密度和优异的机械性能，而且塑性变形过程能够获得一定程度的取向，有利于提高热电性能。热挤压之前我们利用有限元分析软件对热挤压过程进行了模拟和实验条件的初步探索，挤压后应用XRD、SEM等手段对制备得到的样品进行了观察和分析，测试了其热电性能和机械性能，研究了热挤压的工艺制度，探讨了微观结构与性能之间的关系。 模拟结果表明大的倒角、大的挤压比、小的挤压角能够有效减少变径部分材料的变形速率，得到表面质量较好的材料。实验结果表明：热挤压温度为350～450℃时能够得到表面质量较好的材料，同时随挤压温度升高，材料的性能变好。区熔实验中，得到的样品在300K时p型最大的热电优值ZT为0.98，n型为0.79。热挤压实验中，倒角为5mm，挤压角为60°，挤压比9∶1，挤压温度450℃时得到的热挤压的样品质量最好，300K时p型最大的热电优值ZT为0.94，n型为0.74。 为了进一步提高材料的性能，我们又尝试了对热挤压样品在SPS设备中进行热煅处理，处理后样品的电性能有较大幅度提升，其中热煅温度425℃，压力35MPa时得到的样品在300K时功率因子达到4.71×10-3W/mK2，而且相对密度达到99.2％，样品更加致密，说明热煅对改善材料的性能有积极作用，值得进一步研究。 收起