Application of Silicon Carbide-Boron Carbide Composite Ceramics for Functionally Graded Thermoelectric Conversion Materials

碳化硅-碳化硼复合陶瓷在功能梯度热电转换材料中的应用

基本信息

  • 批准号:
    06453081
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 3.07万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for General Scientific Research (B)
  • 财政年份:
    1994
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1994 至 1995
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Boron carbide (B_4C) is a good candidate material for high-temperature thermoelectric conversion at more than 1200K.In the present study, we tried to improve the thermoelectric performance of B_4C by controlling microstructure making B_4C-based composites. Firstly, we prepared SiC-B_4C composites by arc-melting., since SiC has good oxidation resistance and superior thermoelectric properties. A typical lamella texture was observed at SiC content of 40 to 50 mol%, and we confirmed that SiC-B_4C composites are a quasi-binary system. The optimum SiC content was 40 mol%, and its thermoelectric figure of merit value (ZT) was about 0.1 at T=1100K.Secondary, we found that the dispersed phase in the B_4C should be highly electrically conductive in order to improve the thermoelectric performance. Then we prepared TiB_2-B_4C composites. The TiB_2-B_4C composites are also a quasi-binary system. The lamella texture was observed at TiB_2 content of 15 to 25 mol%. The highest ZT values was attained at TiB_2 content of 6 mol%, and its ZT value was 0.5 at T=1100K.This value is almost equivalent to the required level for practical thermoelectric devises.The next issue which we should try is to develop a functionally graded thermoelectric materials which consist of the TiB_2-B_4C composites, Si-Ge alloys, PbTe and Bi_2Te_3.
碳化硼(B4C)是一种在1200K以上进行高温热电转换的理想候选材料,本研究试图通过控制B4C基复合材料的微观结构来改善其热电性能。首先,由于碳化硅具有良好的抗氧化性和优异的热电性能,我们采用电弧炉熔炼的方法制备了碳化硅-碳化硼复合材料。当碳化硅含量在40~50摩尔%时,观察到典型的片层织构,证实了碳化硅-B_4C复合材料为准二元系。最佳的碳化硅含量为40mol%,在T=1100K时,其热电优值ZT约为0.1。其次,我们发现B4C中的分散相必须具有较高的导电性才能改善其热电性能。然后制备了TiB_2-B_4C复合材料。TiB_2-B_4C复合材料也是准二元系。当TiB_2含量为15~25mol%时,可观察到层状织构。当TiB_2含量为6mol%时,ZT值达到最大值,T=1100K时,ZT值为0.5,几乎相当于实际热电器件所要求的水平。下一步,我们应该努力开发一种由TiB_2-B_4C复合材料、Si-Ge合金、PbTe和Bi2Te_3组成的功能梯度热电材料。

项目成果

期刊论文数量(70)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
T.Goto: "Microstructure of W-B-C System Composites Prepared by Arc Melting and their Thermoelectric Properties" Proc.8th Conf.FGM. (in press). (1996)
T.Goto:“电弧熔化制备的 W-B-C 系统复合材料的微观结构及其热电性能”Proc.8th Conf.FGM。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
後藤 孝,伊藤永二,向田雅一,平井敏雄: "SiC-B_4C共晶セラミックスの微細組織とゼ-ベック係数" 粉体および粉末冶金. 41. 1304-1307 (1994)
Takashi Goto、Eiji Ito、Masakazu Mukoda、Toshio Hirai:“SiC-B_4C 共晶陶瓷的显微结构和塞贝克系数”粉末与粉末冶金。 41. 1304-1307 (1994)
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
T.Goto: "Preparation of B-C System Solid Solutions by Arc Melting and their Thermoelectric Properties" J.Jpn.Soc.Powder and Powder Met.43 (in press). (1996)
T.Goto:“通过电弧熔化制备 B-C 系统固溶体及其热电性能”J.Jpn.Soc.Powder 和 Powder Met.43(印刷中)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
後藤 孝,伊藤永二,平井敏雄: "アーク溶解法によるSiC-B_4C共晶セラミックスの硬さと微細組織" 粉体および粉末冶金. 42(印刷中). (1995)
Takashi Goto、Eiji Ito、Toshio Hirai:“电弧熔炼法生产的 SiC-B_4C 共晶陶瓷的硬度和微观结构”粉末与粉末冶金 42(出版中)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
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    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
後藤 孝: "アーク溶解法により作製したW-B-C系複合セラミックスの微細組織と熱電性能" 第8回傾斜機能材料シンポジウム(FGM'95)論文集. (印刷中). (1996)
Takashi Goto:“电弧熔化法制备的 W-B-C 复合陶瓷的微观结构和热电性能”第八届功能梯度材料研讨会论文集(FGM95)(出版中)。
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  • 通讯作者:
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