新型碲化铋基温差发电系统数值及试验研究

采用新型碲化铋基合金热电材料,建立温差发电系统数学模型,基于类均温与热流体两类热源,进行有限元仿真分析,在Matlab/Simulink中建立包含最大功率跟踪控制的温差发电系统模型并进行电路仿真分析.通过仿真和试验分析了均温与热流两种热源下,基于新型碲化铋基合金材料的温差发电系统热电转化性能,结果表明:所建立的数学模型精度达到98.3%,提出的混合最大功率跟踪算法精度达到92.8%;在550 K恒温热源条件下,最高发电功率可达6.94 W;在热流温度550 K和质量流量40 g/s流体热源条件下,最高发电功率可达6.14 W.     

n型氧化物热电材料研究进展

氧化物热电材料在空气中具有较高的热稳定性和化学稳定性,在高温热电领域具有重要应用前景.与p型氧化物热电材料相比,n型材料的ZT值普遍偏低,制约了氧化物热电器件的发展.本文详细介绍了目前几种代表性n型氧化物热电材料的研究进展,分析了这几种材料的制备方法及电、热调控手段对其热电性能的影响和物理机制.在此基础上,提出了n型氧化物热电材料性能进一步优化的思路.     

Bi0．5Sb1.5Te3热电材料掺杂对其性能的研究

通过熔炼、机械粉碎、热压法制备了Bi0.5Sb1.5Te3（三碲化二铋、三碲化二锑固溶体,比例为1∶3）热电材料,研究了不同掺杂浓度对材料性能的影响。材料的XRD图谱显示,随着Te浓度的增加,衍射峰后移。性能测试表明,随着Te浓度的增加,材料的温差电动势率增高,电导率下降,这说明Te浓度对材料的热电性能有重要影响。     

Mg_3Sb_2基热电材料的研究进展

首次实现n型传导以来,无毒低成本Mg_3Sb_2基热电材料的研究便得到快速发展,有望能成为目前唯一大规模商业化的Bi_2Te_3热电化合物的替代材料。介绍了热电转化原理、Mg_3Sb_2基材料的晶体结构、电子结构及其p型、n型热电性能的研究现状。同时,简要分析了Mg_3Sb_2基材料性能优化的主要策略及其作用机制,如掺杂、固溶、晶粒尺寸调控和能带结构设计等对载流子浓度、载流子散射、迁移率和Seebeck系数等热电性能的影响机制。最后,讨论了Mg_3Sb_2基热电材料应用于发电和制冷的初步研究结果和后期热电模块应用的相关问题。     

光固化3D打印羟基磷灰石工艺参数优化

采用光固化3D打印技术,以羟基磷灰石、光敏树脂和分散剂为原料,成型后通过脱脂烧结得到支架样品,研究了球磨时间、粉体粒径尺寸、配比及不同种类分散剂对浆料黏度的影响．通过优化工艺参数及热重分析,扫描电子显微镜和黏度测试等技术方法对制备的支架试样进行了分析．结果表明:浆料的最佳球磨时间为120 min;采用油酸作为分散剂,羟基磷灰石采用15 wt%的纳米羟基磷灰石+85 wt%的微米羟基磷灰石的粉体配比可获得最佳的流动性,以此光固化3D打印后烧结制备的HAP支架材料具有较好性能．     

Al-Si合金粉末的高能球磨及其表征

为制备能满足使用要求的高硅铝合金电子封装材料,采用高能球磨对Al-Si 合金粉末进行氧化预处理,结合包套热挤压制备Al2O3 与SiO2 增强的弥散强化型铝硅复合材料,并利用粉末粒度分析仪、氧分析仪、金相显微镜及扫描电镜对球磨粉末氧含量、粉末粒度及材料组织进行分析.研究结果表明Al-Si 合金粉末经24 h球磨后,粉末粒度明显减小,部分粒径从3～5 μm 减小到0.1～0.2 μm;球磨后粉末形状从原来的长条状转变为细小的球状;粉末氧含量随着球磨时间延长而增加,且与球磨时间接近于呈线性关系;粉末经高能球磨后,所制备材料晶粒更加细小,特别是硅粒子已明显细化,材料组织更均匀、更致密;随着粉末球磨时间延长,材料热导率增加,球磨32 h 后,材料热导率高达145.5 W·m-1·K-1.     

白色长余辉材料Sr_2MgSi_2O_7:Dy~(3+)和MgSiO_3:Dy~(3+)的制备

长余辉材料可用于弱光照明等领域。该文采用高温固相法制备了白色长余辉材料Sr2MgSi2O7:Dy3+和MgSiO3:Dy3+。通过正交实验,研究球磨工艺条件(球磨方式、球磨时间等)、烧结温度、助溶剂等影响因素,并采用XRD和亮度计分析评价这些影响因素对白色长余辉材料的晶体结构和余辉衰减性能的影响。实验结果表明:合成纯相基底至少需要1 250℃的烧结温度,且Sr2MgSi2O7:Dy3+的发光性能优于MgSiO3:Dy3+的发光性能。因而,Sr是该白色长余辉发光材料体系中不可缺少的重要元素。     

纳米晶Fe85Si1Al6Cr8片状颗粒材料微波吸收特性

采用快淬工艺和高能球磨处理技术制备了纳米晶FeSiAlCr片状颗粒材料．研究了高能球磨处理工艺对材料微结构、形貌和微波电磁特性的影响。结果表明高能球磨处理使球形粉粒形状扁平化并细化其晶粒,从而使FeSiAlCr颗粒材料的微波磁导率显著提高,介电常数被有效控制．对用该材料制作的涂层吸波性能进行了计算模拟,结果表明在4GHz附近微波段具有良好吸波性能．     

机械合金化制备β-FeSi2热电材料

采用机械合金化结合氩气退火法成功制备了β-FeSi2热电材料,并用XRD、SEM对不同球磨时间后的Fe-Si粉体进行结构及形貌表征.试验结果表明:随着球磨时间的延长,颗粒不断细化,最后可得到Fe- Si纳米晶合金;球磨20 h后,Fe衍射峰宽化而Si衍射峰逐渐减弱,形成α-Fe(Si)过饱和固溶体;球磨120 h后出现合金ε-FeSi、β-FeSi2相;调整Si/Fe原子比例为2.3,对球磨120h后合金粉末在800℃退火20h,可以得到单相β-FeSi2热电材料.     

机械活化和静压对水镁石晶体结构的影响

以天然水镁石矿石为原料,采用高能球磨方法制备了水镁石超细粉体.通过X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和激光粒度分析(LP)等对水镁石粉体进行了表征,探讨了球磨时间对水镁石平均粒径和晶格结构的影响.采用第一性原理计算方法研究了不同静压对水镁石晶体结构的影响.结果表明:机械外力作用使晶体结构沿[001]方向更易发生畸变;随球磨时间增加,水镁石红外光谱发生蓝移和宽化特征;球磨3h后,样品平均粒径为3.56μm.当理论计算中静水压力增加,晶格常数a线性减小,c非线性减小.水镁石体系的带隙随压强增加而增大,主要是Mg 2p导带向高能方向移动所致.基于不同静水压力下水镁石晶体的Mulliken布居和电子密度差分结果,其强共价键(O—H键)键长随静压增加保持不变;当静压增加到10.9GPa时,H键(H…O′键)发生重排,体系无序程度减小,与实验结果一致.     

高能球磨对TiB_2/Cu复合材料组织和性能的影响

对Cu、TiB2混合粉末进行了高能球磨实验和相应的粒度分析以及粉末形貌观察,研究了高能球磨对Cu基复合材料的力学性能、电学性能和显微组织的影响。结果表明,高能球磨使粉末细化,在球磨初期,粉末粒度下降很快,当粉末粒度下降到一定值,细化难以继续进行,得到TiB2颗粒细小弥散分布的复合粉末;TiB2的加入,使铜基体的硬度、强度得到显著提高,电导率下降;相比常规粉末冶金方法,高能球磨方法制备的TiB2/Cu复合材料的硬度、强度大大提高,而电导率较低。     

Preparation of nano-sized Bi2Te3 thermoelectric material powders by cryogenic grinding

A novel method for rapid preparation of Bi2Te3 nano-sized powders with an average particle size of about 70 nm was developed.A starting powder mixture consisting of Bi2Te3 coarse particles of ～5 mm was...     

助磨介质作用对矿渣微细化过程的影响

采用勃氏比表面积、SEM、激光粒度分析及IR测试研究了不同类型助磨介质作用下矿渣的微细化过程.结果表明:不同类型的助磨剂在矿渣的不同粉磨阶段作用不同.初磨阶段润滑性差的助磨剂NS的助磨效果最好;细磨阶段能有效改善物料流动性的助磨剂A等助磨作用明显.在相同的粉磨时间下尤其是细磨阶段,助磨剂显著提高了粉磨细度,改善了物料的颗粒分布,改变了颗粒形貌及粉磨物料的微观结构,加剧了物料的晶格畸变与晶格缺陷,加速了物料结构中化学键的破坏,从而增加了物料的反应活性.     

球磨时间对Mo_2FeB_2基金属陶瓷组织和力学性能的影响

以Mo、FeB、Cr、Ni、Fe粉末以及少量的C粉为原料,采用行星球磨法对其球磨后烧结制备Mo2FeB2基金属陶瓷,利用扫描电镜观察球磨粉及其烧结试样的组织形貌,并测定烧结试样的孔隙度、硬度和抗弯强度,研究原料粉末球磨时间对Mo2FeB2基金属陶瓷组织和力学性能的影响。结果表明,随着球磨时间的增加,粉末粒度逐渐变小,Mo2FeB2基金属陶瓷的孔隙度明显降低,其硬度和抗弯强度明显增大,晶粒也随之细化;球磨30h原料粉末所制Mo2FeB2基金属陶瓷的综合性能最优,其硬度(HRA)达到90.2,抗弯强度达到1850MPa。     

机械力化学/晶化法合成纳米水滑石

以水镁石、Al(OH)3和Na2CO3为原料,采用机械力化学/晶化法合成纳米水滑石,研究了干磨时间、球磨转速和球料质量比对水滑石晶体结构的影响,并采用XRD和FE-SEM等手段对水滑石的晶体结构和表观形貌进行表征.结果表明,干磨时间、球磨转速和球料质量比的增加均有利于纳米水滑石的形成,但当超过适宜实验参数,继续增加时就会有杂相生成;在干磨时间为6 h,湿磨时间为2 h,球磨转速为250 r/min,球料质量比为50的条件下得到的纳米水滑石晶型完整单一,具有规则的六边形结构,平均晶粒粒径约为40nm.     

机械力化学法制备MnMg铁氧体粉体的研究

以MnO2、Fe2O3和MgO为原料,采用机械力化学法制备锰镁铁氧体粉体。研究结果表明:颗粒粒径减小主要发生在初期,随着粉磨时间的增加,细颗粒会凝聚成团聚体,破碎与凝聚过程最后达到动态平衡;高能球磨可使原料比表面积变大,无序程度增加,键能减小,从而导致内部贮能的增加,并可得到均匀混合物,能更大程度地促进化学反应。高能球磨30 h的物料,在相对较低的温度下(900℃)煅烧即可生成单相锰锌镁氧体。对于未粉磨的样品,温度必须要达到1300℃。     

球磨过程中Fe/Al混合粉末的摩擦化学效应

利用ZJM 10T型搅拌式球磨机和X射线衍射仪研究了Fe/Al元素混合粉末在机械球磨过程中的摩擦化学效应.结果表明,Fe粉颗粒摩擦化学效应的变化规律与球磨机的转速无关,即无论低速或是高速,随着时间的延长,Fe粉颗粒的颗粒尺寸变小,显微应变增大,有效温度系数增大.而Al粉颗粒的摩擦化学效应的变化规律却与转速关系密切,低速时,其变化规律与Fe粉颗粒的变化规律一致;高转速时,随着时间的延长,Al粉颗粒的颗粒尺寸变大,显微应变增大,有效温度系数降低.     

球磨过程中粉末的行为变化

在不同的球径、转速、球料比和球磨介质等条件下,对多种微细粉末（Ｆｅ,Ｃｒ,Ｎｉ,Ｍｏ,Ｃ,ＷＣ和ＴｉＣ）进行了一系列球磨试验．结果发现,采用高转速、大球料比、合适的球径以及湿磨状态可以改善球磨效果．另外,单质粉末的晶体结构类型是决定其球磨难易程度的一个重要因素．对于金属碳化物,则主要归因于其脆性的影响．此外,还探讨了单质铁粉在球磨过程中粒度与时间的数学关系．     

送粉速率对射频等离子体球化粉末性能的影响

采用射频等离子体球化技术对多次激光3D打印废弃的GH4169合金粉末颗粒进行二次改造,研究了送粉速率对粉末球化效果的影响规律,分析了粉末球化前后显微组织及性能的差异.研究结果表明:送粉速率越小,单位质量粉末吸收过多的热量而导致其气化,颗粒表面“吸附小颗粒粉末”较多,球形粉末收得率很小;送粉速率越高,单位质量粉末吸收的热量不足以熔化所有粉末颗粒,出现部分的卫星球、包覆粉等缺陷,粉末球化率降低.球化处理后的粉末颗粒显微组织主要包括胞状晶、柱状晶和微晶.在适宜的等离子体球化工艺参数下,获得的粉末颗粒球形度极佳,流动性和松装比得到显著改善,粉末平均粒径增大,粒径分布更趋均匀.     

颗粒粒度和形貌特征对保护渣强度的影响

试制不同粒径及粒度分布的保护渣颗粒,用强度测试仪和XL30扫描电镜对保护渣颗粒强度、形貌特征及显微结构进行检测,研究保护渣颗粒强度的影响因素。结果表明,0.3~0.6mm保护渣颗粒比率和致密度是影响其强度的主要因素,加入适中的黏结剂和分散剂,可增大0.3~0.6mm保护渣颗粒的比率、改善致密度,从而增大保护渣颗粒总体强度;延长球磨时间,可增大小粒度原料比率及保护渣颗粒强度。