烧结温度与气氛对三氧化钨陶瓷热电性能影响2/2

烧结温度都为1100℃,分别在空气、氧气、氮气以及真空情况下烧结三氧化钨(WO3)陶瓷,并且从晶粒尺寸、致密度、电导率、赛贝克以及功率因子这五点分析不同的烧结气氛对WO3陶瓷造成的影响。
 
通过实验数据得出:不同的烧结气氛使陶瓷的晶粒大小与致密度变化非常大,氮气情况下,颗粒变为不规则形状,晶粒尺寸无法计算;真空情况下,晶粒尺寸偏小,晶粒生长明显被抑制;氧气情况下,晶粒尺寸与致密度最大。从电导率来看,不同气氛下烧结的WO3陶瓷电导率大小关系为:真空>氮气>空气>氧气,主要的原因为不同烧结气氛下,三氧化钨陶瓷氧空位浓度的浓度会有所不同。真空与氮气气氛下烧结的陶瓷中有大量的氧空位,一个氧空位能够为WO3陶瓷提供两个电子,载流子浓度上升,电导率变大,;而氧气气氛下的陶瓷氧空位浓度低,所以电导率更小。在四种烧结气氛中烧结的WO3陶瓷,赛贝尔系数绝对值最大为氧气气氛,真空与氮气数值差别不大,并且数值最小。而由于赛贝克系数数值大小与载流子浓度成反比,所以真空与氮气烧结出的陶瓷赛贝克系数绝对值更小。从功率因子方面来看的话,真空与氮气气氛下烧结的陶瓷比空气气氛下的稍微大一些,氧气气氛下的功率因子最小。
 
综合分析,真空与氮气气氛下烧结出的WO3陶瓷功率因子最好,并且相差不大。而空气气氛下烧结出的陶瓷虽功率因子不如前两者,大约为前两者的90%,但是由于真空与氮气气氛下陶瓷致密性很差,空气下烧结致密性显著好于前两者,多了15%左右,所以认为空气为WO3陶瓷改善热电性能的最佳烧结气氛。
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