梁超龙
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张忻
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刘洪亮
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张繁星
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王杨
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郑亮
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张久兴
稀有金属材料与工程
以CeB6和GdB6粉末为原料,采用放电等离子烧结技术(SPS)制备了高致密的多元稀土六硼化物GdxCe1-xB6(x=0.0～1.0)多晶块体.系统研究了Gd掺杂对GdxCe1-xB6多晶块体的物相组成、力学性能、电阻率及热发射性能的影响.研究结果表明,在烧结温度为1550℃,烧结压强为50 MPa,保温5 min的工艺条件下,可获得高致密的GdxCe1-xB6单相块体材料.烧结块体的维氏硬度可达24.02 GPa.热电子发射性能测试结果表明,适量的Gd掺杂可以显著提高电子发射性能,其中Gd0.1Ce0.9B6成分块体具有最佳的热电子发射性能,在1600℃,4 kV外加电压条件下,发射电流密度达到101.57A·cm-2,零场电流密度达到21.94 A·cm-2,平均有效逸出功为2.34 eV,优于同一条件下GdB6和CeB6块体的热发射性能.
关键词:
CeB6基阴极材料
,
Gd掺杂
,
热电子发射性能
,
放电等离子烧结
张忻
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张久兴
,
路清梅
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刘燕琴
中国有色金属学报
以Co,Sb和Fe粉为原料,采用放电等离子烧结(SPS)技术在300～600℃温度范周内研究原位反应合成富Co基Skutterudite化合物FexCo4-xSb12 (x=0～1.0)的合成条件,并对化合物的结构、微观形貌及热电性能进行研究.结果表明:在x=0～1.0范围内,300℃时开始生成少量的FexCo4～xSb12:在400～600℃范围内,FexCo4-xSb12相为主晶相,并伴有极少量Sb相;化合物的晶格常数随Fe含量的增加而线性增加;在600℃合成的FexCo4-xSb12化合物,当Fe含量小于0.3时,基本上以规则的颗粒和柱状晶生长,当Fe含量x大于0.3时,随着Fe含量的增加,颗粒和柱状晶减少,趋向于弯曲枝状晶生长;FexCo4-xSb12的电导率随着Fe置换量的增加而增加,Seebeck系数和功率因子的极值随着Fe置换量的增加而向高温方向移动.
关键词:
方钴矿
,
置换
,
放电等离子烧结
,
原位反应
李亚伟
,
张忻
,
田海兵
,
刘俊虎
,
李楠
硅酸盐通报
doi:10.3969/j.issn.1001-1625.2003.01.007
研究了硅粉直接氮化反应合成氮化硅粉末的工艺因素(包括硅粉粒度、氮化温度、成型压力、稀释剂含量等),借助XRD,SEM等测试手段测定和观察了氮化产物的物相组成和断口形貌.研究结果表明:硅粉在流动氮气氛下,高于1200℃氮化产物中氮含量明显增加;在氮化反应同时还伴随着硅粉的熔结过程,它阻碍硅粉的进一步氮化,其影响程度与氮化温度、氮化速度,素坯成型压力及硅粉粒度等工艺因素有关.在硅粉素坯中引入氮化硅作为稀释剂,提高了硅粉的氮化率,使产物中残留硅量降低;同样在实际生产中可以通过控制适当热处理制度(如分段保温、慢速升温),达到硅粉的完全氮化.在生产中批量合成了含氮量为32.5%,残留硅量为0.05%,主要为α相,含少量β相的针状、柱状的氮化硅.
关键词:
直接氮化
,
氮化硅
,
合成
李佳
,
张忻
,
路清梅
,
张久兴
,
卫群
功能材料
机械合金化与放电等离子烧结技术(SPS)相结合制备了p型(Bi,Sb)2Te3合金块体.在300～423K的温度范围内测试了样品的电导率﹑Seebeck系数和热导率.系统研究了球磨时间对合金化与热电性能的影响.球磨2h的样品具有最低的热导率,因此其ZT值最高,在323K时为1.16,在373K达到最大值1.23.
关键词:
热电材料
,
机械合金化
,
放电等离子烧结(SPS)
赵然
,
沈丽
,
张忻
,
路清梅
,
郭福
功能材料
采用高能球磨与放电等离子烧结相结合的方法制备出了单相Si80Ge20B0.6合金块体热电材料.在400～900K 温度范围内对其进行了热电性能测试.粉末冶金法制备的合金内的晶界对载流子形成散射,保温时间较长的试样的电导率明显高于保温时间较短的试样.所有试样的热导率处于2.7～4.5W/(mK)范围.保温9min的试样在900K时ZT值最高,达到0.47.
关键词:
SiGe合金
,
机械合金化
,
放电等离子烧结
,
热电性能
张飞鹏
,
杨欢
,
曾宏
,
张忻
,
路清梅
,
张久兴
硅酸盐通报
采用溶胶-凝胶化学法合成了Ca3Co4O9热电氧化物粉末,分别采用陶瓷烧结工艺方法和放电等离子烧结(Spark Plasma Sintering,SPS)的方法制备了Ca3Co4O9热电氧化物块体材料.利用X射线衍射XRD、扫描电子显微镜SEM和电输运参数测试仪分析了所得样品的物相、微观组织结构、晶粒取向度和电输运性能.结果表明,不同制备方法均可得到纯相的Ca3Co4O9热电氧化物块体材料;通过陶瓷烧结工艺方法制备的Ca3Co4O9热电氧化物块体晶粒取向度较低,但随着成型压力的增加而提高;SPS烧结的方法制备的Ca3Co4O9热电氧化物块体晶粒取向度最高;试样电性能随着晶粒取向度的提高逐渐提高,其中SPS烧结方法制备的块体材料电性能最高,在测试温度最高点700℃时功率因子达3.85 μWmK-2,远高于普通烧结试样.
关键词:
Ca3Co4O9
,
烧结工艺
,
电性能
路清梅
,
张冰心
,
张飞鹏
,
张忻
,
张久兴
中国稀土学报
采用溶胶-凝胶和无压烧结的方法制备了Yb掺杂的钙钛矿型Ca1-xYbxMnO3(x=0～0.2)系列固溶体,并结合X射线Rietveld精修、扫描电子显微镜及热电性能测试,系统研究了Yb掺杂量对产物相组成、晶体结构、显微结构和热电性能的影响.结果表明,Yb的掺杂引起了CaMnO3的晶格畸变,导致Mn-O2-Mn键角(氧八面体在水平方向的扭转)随着Yb的增加而减小;Yb的掺杂大幅度降低了样品的电阻率,并改变了电传输特性:Seebeck系数绝对值显著降低,同时随着掺杂量的增加,进一步减小.Yb的掺杂明显抑制了晶粒长大,此外,其重原子特性和少量第二相的生成显著降低了材料的热导率.其中x=0.1的样品Ca0.9Yb0.1 Mno3在T=700℃时,ZT值达到0.093,较单相的CaMnO3提高了120%.
关键词:
钙钛矿
,
掺杂
,
Rietveld精修
,
热电性能
,
稀土
张久兴
,
张忻
,
路清梅
,
刘延秦
中国稀土学报
研究了以Co,Sb,Fe及稀土Ce,La为起始原料,采用固相反应-放电等离子烧结(SPS)技术合成二元稀土填充式Skutterudite化合物(Ce,La)yFexCo4-xSb12(x=1.0,y=0～0.3),并对化合物的热电性能进行了研究.实验结果表明: 在y=0～0.3组成范围内,采用固相反应-SPS法在900～1000 K温度范围内合成了(Ce,La)yFexCo4-xSb12化合物,并伴有极少量的Sb相.(Ce,La)yFexCo4-xSb12化合物呈现p型传导,化合物的晶格常数和Seebeck系数随Ce,La复合填充分数y的增加而增加,电导率和热导率由于Ce,La的复合填充大幅度降低,并且随着填充分数的增加进一步降低.当Ce,La复合填充分数为0.3时热导率达到最小值.在773 K,富Co组成Ce0.1La0.2FeCo3Sb12化合物的最大无量纲热电性能指数ZTmax达0.46.
关键词:
填充式Skutterudite化合物
,
填充分数
,
热导率
,
电导率
,
Seebeck系数
,
稀土
韩志明
,
张忻
,
路清梅
,
张久兴
,
张飞鹏
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2012.11550
以Mg、Si、Sn、Sb块体为原料, 采用熔炼结合放电等离子烧结(SPS)技术制备了n型(Mg2Si1-xSbx)0.4-(Mg2Sn)0.6(0≤x≤0.0625)系列固溶体合金. 结构及热电输运特性分析结果表明: 当Mg原料过量8wt%时, 可以弥补熔炼过程中Mg的挥发损失, 形成单相(Mg2Si1-xSbx)0.4-(Mg2Sn)0.6固溶体. 烧结样品的晶胞随Sb掺杂量的增加而增大; 电阻率随Sb掺杂量的增加先减小后增大, 当样品中Sb掺杂量x≤0.025时, 样品电阻率呈现出半导体输运特性, Sb掺杂量x>0.025时, 样品电阻率呈现为金属输运特性. Seebeck系数的绝对值随Sb掺杂量的增加先减小后增大; 热导率κ在Sb掺杂量x≤0.025时比未掺杂Sb样品的热导率低, 在Sb掺杂量x>0.025时高于未掺杂样品的热导率, 但所有样品的晶格热导率明显低于未掺杂样品的晶格热导率. 实验结果表明Sb的掺杂有利于降低晶格热导率和电阻率, 提高中温区Seebeck系数绝对值; 其中(Mg2Si0.95Sb0.05)0.4-(Mg2Sn)0.6合金具有最大ZT值, 并在723 K附近取得最大值约为1.22.
关键词:
Mg2Si基热电材料; Sb掺杂; 热电性能; 放电等离子烧结
