Влияние дефектности структуры на электрофизические свойства термоэлектрических материалов на основе халькогенидов Bi и Sb, полученных методом вертикальной направленной кристаллизации и экструзии

• Автор: Гочуа, Константин Владиславович
• Шифр специальности: 05.27.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 174 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. Аналитический обзор литературы
1.1. Структура и физико-химические свойства В12Тез, В128ез и 8Ь2Тез и твёрдых растворов на их основе
1.2. Диаграммы состояния
1.2.1. Диаграммы состояния системы В1 - Те
1.2.2. Диаграммы состояния системы В12Тез - В128ез
1.2.3. Диаграммы состояния системы 8Ь - Те
1.2.4. Диаграммы состояния В12Тез - 8Ь2Тез
1.2.5. Диаграммы состояния В1 - БЬ - Те
1.3. Анизотропия роста твёрдых растворов В12Тез - В128ез и В12Тез - 8Ь2Тез
1.4. Методы получения поликристаллических термоэлектрических материалов на основе тройных твёрдых растворов В12Тез_х8ех и В1х8Ь2_хТез
1.4.1. Получение поликристаллических материалов на основе твёрдых растворов В12Те3_х8ех и В1х8Ь2-хТез методами кристаллизации из расплава
1.4.2. Получение термоэлектрического материала методом прессования порошка
1.4.3. Метод экструзии
1.4.4. Метод электроимпульсного плазменного спекания
1.4.5. Изучение возможностей повышения термоэлектрической эффективности
управлением наноструктурой ТЭМ на основе Ш2Те
ГЛАВА II. Методика эксперимента
2.1. Объекты исследования
2.2. Подготовка поверхности исследуемых образцов
2.3. Рентгенодифракционный анализ микроструктуры, фазового состава, параметра решётки и текстуры крупнозернистых текстурованных объектов
2.4. “Прицельная” дифрактометрия для оценки неоднородности состава твёрдого раствора по изменению параметра кристаллической решётки вдоль фронта кристаллизации

2.5. Метод построения прямых полюсных фигур (ППФ)
2.6. Метод построения обратных полюсных фигур (ОПФ)
2.7. Построение стандартных стереографических проекций для гексагональной кристаллической решётки ЕМгТез
2.8. Методика определения уширения дифракционных максимумов
2.9. Построение “диаграммы анизотропии” (эллипсоидов вращения) для оценки анизотропии электрофизических параметров
2.10. Методика измерений параметров термоэлектрического модуля
2.11. Измерения свойств термоэлектрических материалов методом Хармана
ГЛАВА III. Выявление влияния технологических параметров (скорость роста слитка и градиент температуры) на структуру поликристаллических слитков ТЭМ диаметра 30 мм, полученных методом вертикальной направленной кристаллизации
3.1. Влияние технологических условий роста слитков ТЭМ диаметра 30 мм, позволяющих подавить дендритный тип кристаллизации, на их структуру и уровень термоэлектрических свойств
3.2. Исследование однородности состава твёрдого раствора ВцЗЪчТез-хЗех и текстуры в полученных слитках
3.3. Анализ анизотропии свойств твёрдого раствора ВагТездБеод
3.4. Выводы к главе III
ГЛАВА IV. Влияние размеров частиц исходного порошка и режимов термообработки на термоэлектрические свойства экструдированных образцов твёрдого раствора п-типа В12Те2,78ео,з
4.1. Исследование влияния кристаллической структуры исходной заготовки на текстуру в экструдированном материале на основе халькогенидов В1 и БЬ
4.2. Влияние размеров частиц исходного порошка на текстуру, механодонорный эффект и термоэлектрические свойства экструдированных образцов
4.3. Физико-химическая модель, объясняющая механодонорный эффект при экструзии ТЭМ
4.4. Отжиг экструдированного материала
4.5. Выводы к главе IV

ГЛАВА V. Учёт температурных зависимостей термоэлектрических параметров оптимизированных материалов п- и р-типа, определяющих разность температур на
многокаскадных охлаждающих термоэлектрических модулях
5.1. Исследование параметров каскадных термоэлектрических модулей с ветвями из оптимизированных материалов
5.2. Выводы к главе V
ГЛАВА VI. Расчет размеров составных частей для генераторной ветви методом (принципом) максимума Понтрягина
6.1. Принцип (метод) максимума Понтрягина
6.2. Алгоритм нахождения оптимальной длины составной части ветви
6.3. Выводы к главе VI
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПУБЛИКАЦИИ

Рис. 1.11. Температурные зависимости изменения концентраций продуктов распада соединения ЕНгТез и ШгЯез: 1 -В1Те; 2 - ЕИ8е.
Температура в начале распада при нормальном давлении для В^Тез составляет 894 К, а для В1з8ез - 925 К. Кроме того, в образцах в пределах 15-33,3% моль В128е3 как в процессе нагрева, так и охлаждения наблюдаются некоторые пониженные тепловые эффекты в интервале температур 720-785°С, которые можно объяснить образованием добавочных соединений, таких как оксиды висмута, оксителлуриды и оксиселениды. Их распознавание оказалось затруднительным. Можно лишь предположить, что в процессе измельчения в присутствии воздуха и в ходе последующего брикетирования (прессования заготовки) измельчённого материала определённое количество воздуха сохраняется в материале. В ходе последующего отжига заготовок (520 °С) кислород, содержащийся в воздухе, взаимодействует с материалом 2В12Тез + ЗО2 —» 2В120з + 6Те; 2В128ез + ЗО2 —* 2В1зОз + 68е.
Выделенный свободный теллур при экструзии соединений В12Те3-В128е3 с 0-14 моль% ГМзУс'з служит легирующей примесью донорного типа (механодонорный эффект). Материал приобретает проводимость п-типа (Рис. 1.12).