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新型半赫斯勒型高熵合金(Ti2NiCoSnSb),其赛贝克系

2019-12-27 17:21:44 692  浏览
  • 【引言】

    HH合金具有较高的Seebeck系数和电导率。然而,它们具有非常高的热导率,这是在这些材料中实现高的热电品质因数值(ZT)的瓶颈。近十年来,在等原子或近等原子成分中使用多主元素的高熵合金逐渐受到重视。高熵合金具有很好的热电应用,或许能解决HH合金在应用中出现的问题。

    【成果介绍】

    Anirudha Karati等人首次采用真空电弧熔炼(VAM)和球磨(BM)相结合的方法合成了具有half-Heusler(HH)结构的单相高熵合金Ti2NiCoSnSb。BM步骤是获得单相的必要步骤。局部电极原子探针(LEAP)分析表明,元素在HH相中均匀随机分布,无聚集倾向。在VAM合金上进行1h的BM,得到了以微量Sn为第二相的微晶合金。当BM进行5h时,以纳米晶的形式实现了单HH相的形成。然而,当BM样品进行放电等离子烧结(SPS)时,一次相分解形成了第二相。利用Linseis LSR-3测量塞贝克系数和电导率,结果显示纳米结构导致S和σ同时随温度的升高而增加。在860 K下,微晶(1h BM-SPS)和纳米晶(5h BM-SPS)合金的功率因数(S2σ)分别为0.57和1.02 mWm-1K-2。微晶样品的总热导率与大块TiNiSn样品相似。在860k时,纳米晶合金的ZT为0.047,微晶合金的ZT为0.144。


    【图文导读】

    图1:(a)X射线衍射图,(b)VAM-Ti2NiCoSnSb合金的Rietveld图,(c)三相铸造合金的EDS元素图。

    图2:X射线衍射图(a)1h-BM和1h-BM-SPS合金,(b)5h-BM和5h-BM-SPS合金的,(c)放大5h-BM合金中没有显示Sn峰的区域,(d)5h-BM合金的Rietveld细化图。

    图3:(a)5h BM合金中纳米晶的HR-TEM图像。插图证实了晶体的单晶性质,(b)5h BM合金的(200)晶面,(c)在(b)中选择区域的FFT,显示该区域的SADP,(d)在(c)中选择点的逆FFT图像,显示晶格条纹,(e,f)与(d)中所示区域相对应的晶格。

    4:毛胚铸件、1h BM-SPS和5h BM-SPS样品的(a)Seebeck系数,(b)电导率和(c)功率因数随温度的变化(加热和冷却循环)。每个数据点为3次测量取平均值。误差段已标出。

    图5:(a)总热导率,(b)电子热导率,(d)晶格热导率和(d)Ti2NiCoSnSb合金的热电性能品质因数(ZT)。

    图6:对铸态合金的APT分析表明:(a)元素映射没有偏析,(b)成分剖面显示了圆柱体的成分均匀。

    图7:对5h BM-SPS合金的APT分析表明:(a)元素映射没有偏析,(b)成分剖面显示了圆柱体的成分均匀。

    【结论】

    本文报道了一种具有热电应用的新型half-Heusler高熵合金的合成。由于加入大量元素而产生的高熵效应有助于避免获得单相所需的较长退火时间。对HH相进行的LEAP分析证实了合金中的完全固溶性。在860 K下,1h BM-SPS样品的ZT值为0.144。由于5h BM-SPS样品中TiC的体积分数较大,在860k时,其ZT值为0.047。本研究中观察到的一个有趣现象是,纳米结构和第二相可导致S和σ同时随温度的升高而增加的理想行为。这使获得更高功率因数值成为可能。



    (来源:林赛斯(上海)科学仪器有限公司)

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热门问答

新型半赫斯勒型高熵合金(Ti2NiCoSnSb),其赛贝克系

【引言】

HH合金具有较高的Seebeck系数和电导率。然而,它们具有非常高的热导率,这是在这些材料中实现高的热电品质因数值(ZT)的瓶颈。近十年来,在等原子或近等原子成分中使用多主元素的高熵合金逐渐受到重视。高熵合金具有很好的热电应用,或许能解决HH合金在应用中出现的问题。

【成果介绍】

Anirudha Karati等人首次采用真空电弧熔炼(VAM)和球磨(BM)相结合的方法合成了具有half-Heusler(HH)结构的单相高熵合金Ti2NiCoSnSb。BM步骤是获得单相的必要步骤。局部电极原子探针(LEAP)分析表明,元素在HH相中均匀随机分布,无聚集倾向。在VAM合金上进行1h的BM,得到了以微量Sn为第二相的微晶合金。当BM进行5h时,以纳米晶的形式实现了单HH相的形成。然而,当BM样品进行放电等离子烧结(SPS)时,一次相分解形成了第二相。利用Linseis LSR-3测量塞贝克系数和电导率,结果显示纳米结构导致S和σ同时随温度的升高而增加。在860 K下,微晶(1h BM-SPS)和纳米晶(5h BM-SPS)合金的功率因数(S2σ)分别为0.57和1.02 mWm-1K-2。微晶样品的总热导率与大块TiNiSn样品相似。在860k时,纳米晶合金的ZT为0.047,微晶合金的ZT为0.144。


【图文导读】

图1:(a)X射线衍射图,(b)VAM-Ti2NiCoSnSb合金的Rietveld图,(c)三相铸造合金的EDS元素图。

图2:X射线衍射图(a)1h-BM和1h-BM-SPS合金,(b)5h-BM和5h-BM-SPS合金的,(c)放大5h-BM合金中没有显示Sn峰的区域,(d)5h-BM合金的Rietveld细化图。

图3:(a)5h BM合金中纳米晶的HR-TEM图像。插图证实了晶体的单晶性质,(b)5h BM合金的(200)晶面,(c)在(b)中选择区域的FFT,显示该区域的SADP,(d)在(c)中选择点的逆FFT图像,显示晶格条纹,(e,f)与(d)中所示区域相对应的晶格。

4:毛胚铸件、1h BM-SPS和5h BM-SPS样品的(a)Seebeck系数,(b)电导率和(c)功率因数随温度的变化(加热和冷却循环)。每个数据点为3次测量取平均值。误差段已标出。

图5:(a)总热导率,(b)电子热导率,(d)晶格热导率和(d)Ti2NiCoSnSb合金的热电性能品质因数(ZT)。

图6:对铸态合金的APT分析表明:(a)元素映射没有偏析,(b)成分剖面显示了圆柱体的成分均匀。

图7:对5h BM-SPS合金的APT分析表明:(a)元素映射没有偏析,(b)成分剖面显示了圆柱体的成分均匀。

【结论】

本文报道了一种具有热电应用的新型half-Heusler高熵合金的合成。由于加入大量元素而产生的高熵效应有助于避免获得单相所需的较长退火时间。对HH相进行的LEAP分析证实了合金中的完全固溶性。在860 K下,1h BM-SPS样品的ZT值为0.144。由于5h BM-SPS样品中TiC的体积分数较大,在860k时,其ZT值为0.047。本研究中观察到的一个有趣现象是,纳米结构和第二相可导致S和σ同时随温度的升高而增加的理想行为。这使获得更高功率因数值成为可能。



(来源:林赛斯(上海)科学仪器有限公司)

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钯合金膜对于普拉勒超高纯氢气发生器的作用

      氢气是重要的工业原料,例如在实验室里可以作为气相色谱氢焰化验原料,正因为其重要性,而促使了氢气发生器的大规模应用。氢气发生器由电解池、纯水箱、氢/水分离器、收集器、干燥器、传感器、压力调节阀、开关电源等部件组成,有纯水电解制取氢气和碱液电解制取氢气。

      钯膜一般是指管式或片式的金属钯合金。其结构又分为两类:一是自支撑型,一是负载型(又称复合膜)。致密的钯膜则可得到惟一的氢渗透。因此,钯膜的研究在氢气提纯方面具有重要的意义,另外,由于钯合金膜扩散法具有独特的纯化性能,是其他物理方法或化学方法无法比拟的,是目前氢同位素提取、分离和纯化的主要过程。

通常认为,氢气透过钯膜的方式遵循溶解——扩散机制,包含以下五个步骤:

氢透过溶解钯膜的扩散机理示意图

(1) 氢分子在钯膜表面化学吸附,并解离。
(2) 表面氢原子溶解于钯膜。
(3) 氢原子在钯膜中从一侧扩散到另一侧。
(4) 氢原子从钯膜析出,呈化学吸附态。
(5) 表面氢原子化合成氢分子并脱附。

正因为钯合金膜的如此特点,普拉勒超高纯氢气发生器(Gas GC expert)Hydrogen-500H采用Peculiar钯合金膜(ZL技术),产生的氢气才可确保持续达到99.99999%。

超高纯氢气发生器Hydrogen-500H


超高纯氢气发生器Hydrogen-500H技术参数

氢气纯度:99.99999%

氢气流量:0-500ml/min

输出压力:0-0.5Mpa

压力稳定性:< 0.0001MPa◎供电电源:220V±10%, 50Hz◎消耗功率:300W

外型尺寸:420×300×360mm◎净重:约14Kg

(相关内容来源于网络)

2019-05-29 11:37:16 468 0
用户前沿丨杨培东 Nature-钙钛矿高熵半导体

尽管高熵材料 high-entropy materials是一系列功能材料的极 佳候选者,但其形成通常需要超过1,000°C高温合成程序,以及复杂加工技术,如热轧。解决高熵材料极端合成要求的途径之一,应该包括设计具有离子键网络和低内聚能的晶体结构。


今日,美国 加利福尼亚大学伯克利分校 (University of California, Berkeley) Maria C. Folgueras, Yuxin Jiang,Jianbo Jin & 杨培东Peidong Yang,在Nature上发文,报道开发了一种新型金属卤化物钙钛矿高熵半导体high-entropy semiconductor,HES单晶的室温溶液20°C和低温溶液80°C合成方法

因为金属卤化物钙钛矿的软离子晶格性质,这些高熵半导体HES单晶设计在立方Cs2MCl6(M=Zr4+, Sn4+, Te4+, Hf4+, Re4+, Os4+, Ir4+ 或 Pt4+)空位有序的双钙钛矿结构上,该双钙钛矿结构来自稳定络合物在多元素墨水中的自组装,即在强盐酸中充分混合的游离Cs+ 阳离子和五或六个不同[MCl6]2–阴离子八面体分子。


所得到的单相单晶跨越五和六个元素的两个高熵半导体HES族,以接近等摩尔比例作为无规合金near-equimolar ratios占据M位,并保持整体Cs2MCl6晶体结构和化学计量。在高熵5-和6-元素Cs2MCl6单晶中,各种[MCl6]2-八面体分子轨道的无序结合产生了复杂的振动和电子结构,在5或6个不同孤立八面体分子的受限激子态之间,具有能量转移相互作用。


High-entropy halide perovskite single crystals stabilized by mild chemistry. 

基于温和化学,稳定高熵化卤化物钙钛矿单晶

图1:高熵五和六元Cs2MX6单晶的合成设计。

图2:五和六元高熵钙钛矿单晶的相鉴定。

图3:高熵钙钛矿单晶的元素分析,以确认在M位点上结合了五或六种元素。

图4:在高熵钙钛矿单晶中,M位金属中心绝 对构型的高分辨结构测定。

图5:确认五或六个不同[MCl6]2-八面体复合物的无序性质贯穿单相高熵钙钛矿系统,没有微结构晶粒形成。

图6:高熵钙钛矿单晶的光电行为。


文献链接

Folgueras, M.C., Jiang, Y., Jin, J. et al. High-entropy halide perovskite single crystals stabilized by mild chemistry. Nature (2023). 
https://doi.org/10.1038/s41586-023-06396-8
https://www.nature.com/articles/s41586-023-06396-8


本文译自Nature。

来源:今日新材料
声明:仅代表译者个人观点,小编水平有限,如有不当之处,请在下方留言指正!

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 低熔点锡铋模具合金用于制作薄板冷冲压模具,能压制铜、铝、钢、不锈钢等板材,钢板厚度可达。用于薄板的拉伸,弯曲和成型。使用低熔点合金模具,不需模具钢材,成膜简单迅速;模具成本低,更新快;模具不需调整,不需加工;模具用完可重熔,合金可反复使用;由于成模快,可大大减少模具堆放空间。


 低熔点锡铋合金模具是采用熔点较低的有色金属合金作为铸模材料,以样件为基准,在熔箱内铸模成型的一种冲压模具,20世纪后期,低熔点锡铋合金模具得到应用,特别在汽车覆盖件拉深成形模具方面,更显其优越性。


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