杜子良
,
陈少平
,
王彦坤
,
樊文浩
,
孟庆森
,
杨江锋
,
崔教林
稀有金属材料与工程
利用溶液法混合粉体并通过电场激活压力辅助烧结(FAPAS)方法制备了不同硅纳米线含量的Mg2Si基复合热电材料,研究了硅纳米线的掺入及含量对基体材料热电性能的影响.结果表明:硅纳米线掺入后材料电导率大幅降低,塞贝克系数基本不变,热导率小幅降低.随着硅纳米线掺量增加,材料电导率降低,塞贝克系数稍有提高,热导率有升高趋势.硅纳米线掺量为0.1at％的样品在800 K时ZT值达到最高值0.5.
关键词:
热电性能
,
SiNWs
,
Mg2Si
,
纳米复合
,
SPB
王彦坤
,
陈少平
,
樊文浩
,
张华
,
孟庆森
,
杨江峰
,
崔教林
稀有金属材料与工程
在微波作用下利用MgH2、纳米Si粉、Sn粉和Bi粉进行固相反应,结合电场激活压力辅助合成法(FAPAS)制备了高纯Bi掺杂的Mg2Si1-xSnx(0.4≤x≤0.6)基固溶体热电材料,并对其微观结构和熟电性能进行了表征.结果表明,MgH2替代传统原料Mg粉显著降低了圃相反应温度且防止了M8的挥发和氧化,同时微波快速低温加热有效抑制晶粒长大,可获得平均晶粒尺寸为200 nm的高纯产物.在300～750 K的温度区间对样品热电性能进行测试.结果表明,细小的片层固溶体组织和Bi的掺杂有效降低了样品热导率,同时改善了其电性能,在600 K时,含1.5％Bi(原子分数)的Mg2Si0.4Sn0.6热电材料具有最大ZT值0.91.
关键词:
微波
,
MgH2
,
Mg2Si1-xSnx
,
热电材料
董凤
,
陈少平
,
胡利方
,
樊文浩
,
孟庆森
材料工程
doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2015.02.006
采用电场激活扩散连接技术(FADB)实现了AZ31B/Cu的扩散连接.利用SEM、EDS和TEM分析了扩散溶解层的显微组织、相组成和界面元素分布.采用万能试验机对连接界面的抗剪切性能进行了测试.结果表明:AZ31B与Cu通过固相扩散形成了良好的冶金结合界面,扩散温度低于475℃时扩散溶解层由MgCu2、Mg2Cu和MgCuAl组成,此时接头的薄弱环节为Mg2Cu.扩散温度为500℃时扩散溶解层由Mg2Cu、(α-Mg+ Mg2Cu)共晶组织和MgCuAl组成,共晶组织的形成导致接头的抗剪强度进一步降低,并成为新的薄弱环节.当扩散温度为450℃,保温时间为30min时,界面的抗剪强度随保温时间的延长先增大后减小,最大可达40.23MPa.
关键词:
扩散连接
,
电场
,
扩散溶解
,
AZ31B/Cu
焦媛媛
,
樊文浩
,
陈少平
,
鲍亮亮
,
孟庆森
稀有金属
采用MgH2代替单质Mg粉与Sn粉进行固相反应制备Mg2Sn基热电材料,有效地避免了Mg单质的挥发和氧化.在300～750 K的温度区间内对其热电性能进行了测试、分析,并与文献中报道的Mg2Sn热电性能进行了对比.结果表明,所有试样在整个测温区间均显示出n型掺杂,并且随着温度的升高,呈现逐渐向p型转变的变化趋势.掺杂Y后Mg2Sn试样的Seebeck系数有所提高,综合电性能比文献报道提高了40％,并且在350 K时获得最大的ZT值(0.033),是文献报道的Mg2Sn的ZT值(0.013)的近3倍.
关键词:
MgH2
,
电场激活压力辅助合成(FAPAS)
,
Mg2Sn
,
热电材料
陈少平
,
董凤
,
孟庆森
,
樊文浩
稀有金属材料与工程
采用MA-FAPAS工艺,借助中间层TiAl的燃烧反应放热,原位合成了梯度金属陶瓷(TiC)pNi和金属间化合物TiAl,并同步完成了(TiC)pNi/TiAl/Ti的扩散连接,研究了在外加温度场、电场和应力场耦合作用下连接结构的形成机制.利用FE-SEM、TEM和XRD等手段对各层及连接界面的微观结构和相组成,以及电场作用下各连接界面元素扩散特征进行分析；采用显微硬度压痕法对连接界面的韧性进行分析；采用剪切法、冷淬法和有限元法对界面结合强度和残余应力分布进行分析计算.结果表明,各燃烧层均发生充分反应并形成了良好的冶金结合,连接界面处存在强烈的元素交互扩散；连接界面具有较强的抗剥离和抗剪切强度,(TiC)pNi/TiAl界面为接头的薄弱环节.
关键词:
梯度材料
,
原位合成
,
金属陶瓷
,
扩散连接
,
力学性能
王丽七
,
孟庆森
,
陈瑞雪
,
樊文浩
功能材料
采用机械研磨-电场激活压力辅助合成(FAPAS)技术,快速合成了稀土Sc和Y掺杂的Mg2Si基热电材料,所得试样组织均匀、致密,试样的平均晶粒尺寸为1.5～2μcm,微量稀土元素不改变基体材料的组织形貌.分析表明两种稀土元素均在不同程度改善热电性能,其中掺杂0.427%(摩尔分数)Sc和0.173%(摩尔分数)Y的试样的综合电功率因子在378和468K分别达到未掺杂试样的2.67和2.03倍;掺杂0.173%(摩尔分数)Y的试样的热导率相对于未掺杂降低了20 %,其无量纲热电优质系数ZT相对于后者提高了1.30倍,ZTmax为0.23,明显高于未掺杂试样的0.18.
关键词:
稀土
,
Mg2Si
,
热电材料
,
掺杂优化
,
FAPAS
董凤
,
陈少平
,
樊文浩
,
胡利方
,
孟庆森
稀有金属
本试验采用电场激活扩散连接技术(FADB)实现了Ti/Ni的扩散连接.研究了Ti/Ni两种材料发生界面扩散反应时新相的生成规律及其对连接强度的影响.利用扫描电子显微镜及能谱仪观察和分析了扩散层的显微组织、相组成和界面元素分布.采用万能试验机对扩散层的抗剪切性能进行了测试.研究结果表明,在电场作用下,Ti与Ni通过固相扩散形成了良好的冶金结合界面,界面处金属间化合物的生成次序依次为Ni3Ti、NiTi2、NiTi.当扩散温度≥750℃时,Ti表现出超塑性和良好的扩散性,促使扩散层中的Ni3Ti转变成富钛层,该富钛层的形成有利于接头强度的提高.界面的剪切强度随着电流的增大而增大,当电流为930～1200A时,界面的剪切强度可达90.54 MPa.
关键词:
电场激活
,
扩散连接
,
相变
,
Ti/Ni
,
剪切强度
樊文浩
,
孟庆森
,
王丽七
,
李柏松
,
陈瑞雪
材料科学与工程学报
本文通过电场激活压力辅助法(FAPAS)制备了Mg_2Si和掺杂稀土元素Y的Mg_2Si基热电材料,并对不同掺杂量下的试样进行物相分析及热电性能的比较.用该方法制备的两种试样均具有组织均匀,晶粒细小的结构.Y掺杂试样的电性能得到明显改善,在288-580K温度范围内,掺杂2000ppm Y试样的seebeck系数随着温度的升高而增大,其绝对值大于未掺杂试样的seebeck系数.在438K时,其电导率是未掺杂试样电导率的1.67倍.此外,Y掺杂试样的热导率也明显降低了.因此,掺杂试样的热电综合性能得到了提高,其ZT值在408K达到未掺杂试样的2.23倍.
关键词:
Mg_2Si
,
稀土元素Y
,
热电性能
,
FAPAS
,
反应烧结
樊文浩
,
郝玉英
,
房晓红
,
许并社
,
曾凡桂
功能材料
运用密度泛函(DFT/B3LYP)方法对4种取代基(-NO2、-CN、-OH、-CH3)在8-羟基喹啉锂(Liq)五位上取代所形成的4种衍生物进行结构优化,并在此基础上应用含时密度泛函(TD-DFT)方法和单激发组态相互作用(CIS)分析了取代基对Liq前线分子轨道和电子光谱的影响.分析结果表明,不同性质的取代基对最高占据轨道(HOMO)电子云分布的影响趋势一致,而对最低空轨道(LUMO)电子云分布影响趋势不同.吸电子基使前线分子轨道能级降低,带隙增大,光谱蓝移.推电子基使前线分子轨道能级升高,带隙减小,电子光谱红移.推吸电子能力强的取代基对前线分子轨道和电子光谱的影响程度较大.
关键词:
8-羟基喹啉锂
,
取代基
,
电子光谱
,
前线分子轨道
,
CIS
,
TD-DFT
刘文静
,
孟庆森
,
陈少平
,
樊文浩
材料导报
以乙二醇(EG)为溶剂,采用柠檬酸溶胶-凝胶法成功制备了晶粒细化的Ca3 Co4 O9+δ粉体,结合SPS烧结技术烧结成陶瓷决体,分析了晶粒尺寸对Ca3 Co4 O9+δ电学性能的影响.研究发现,以EG为溶剂能有效降低晶粒尺寸,XRD和SEM表征结果表明所制备的粉体及块体均为纯相Ca3 Co4 O9+δ;随着溶剂中EG比例的增加,粉体粒径由1000nm降低至100 nm,相应Ca3 Co4 O9+δ块体的层状晶粒厚度也由1000 nm降低至约120 nm.电性能测试结果表明,晶粒细化提高了试样的电性能,虽晶粒细化影响了电导率的提高,但Seebeck系数增加,最终试样功率因子增大,当晶粒尺寸为120 nm、880 K时其功率因子可达299.4×106W/(m·K2).
关键词:
热电陶瓷
,
Ca3 Co4 O9+δ
,
溶胶-凝胶法
,
晶粒细化
,
乙二醇
