热挤压工艺对Bi_(2)Te_(2.7)Se_(0.3)材料热电性能和力学性能的影响OA北大核心CSTPCD

碲化铋(Bi_(2)Te_(3))基化合物作为室温附近性能最优异的热电材料,在热电制冷及发电技术中已获得广泛商业化应用。目前商业化生产的Bi_(2)Te_(3)基热电材料主要采用区熔法制备,虽然具有优异的热电性能,但材料容易解理,力学性能较差,无法满足微型热电器件的加工需求。本工作探索最佳热挤压工艺参数,采用热挤压技术在不同工艺条件下制备了n型Bi_(2)Te_(2.7)Se_(0.3)热电材料样品,并对样品进行物相分析、热电性能以及力学性能表征。结果表明,在确定的挤压比以及挤压速率下,提高挤压温度有利于减少样品裂纹,而过快的挤压速率则会导致样品断裂,最佳工艺参数为挤压温度400℃以及挤压速率0.05 mm/s。采用最佳工艺参数在不同工艺条件下制备的n型Bi_(2)Te_(2.7)Se_(0.3)样品中,通过放电等离子烧结结合热挤压所制备的样品热电性能最高,在400K时zT值可达到0.83,并且其力学性能显著提升,维氏硬度可达602.5 N/mm^(2),为区熔Bi_(2)Te_(2.7)Se_(0.3)材料的2倍。Bi_(2)Te_(2.7)Se_(0.3)材料的机械加工性能也随之提升,采用封装切割工艺可以加工出最小尺寸达到147μm的微型热电粒子,为后续Bi_(2)Te_(3)基微型热电器件的加工制备提供了材料基础。