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热压与放电等离子烧结Na掺杂PbTe的晶粒生长机制及热电性能
摘要： 我们研究了通过不同球磨和烧结工艺合成的钠掺杂碲化铅化合物的热电性能与微观结构。学界普遍认为，由于烧结时间短，放电等离子烧结（SPS）能抑制晶粒生长，这对纳米块体复合材料有利。但与热压（HP）烧结不同，我们观察到SPS会出现异常晶粒生长。从烧结过程中的吉布斯自由能变化分析，HP烧结会增加内能而SPS会增加熵能，这导致了异常晶粒生长。透射电镜图像的晶格应变与傅里叶变换分析表明，SPS烧结样品比HP烧结样品具有更显著的晶格应变和缺陷。SPS烧结样品的低热导率并非源于晶界声子散射，而是来自晶格应变和缺陷导致的声子散射。这些晶格应变和缺陷也降低了电导率，导致功率因子和热电性能恶化。这说明对于提升热电性能而言，晶格应变和缺陷是比颗粒与晶粒尺寸控制更关键的因素。
关键词： 晶粒生长、热电、热压、放电等离子烧结、ZT值
更新于2025-11-21 10:59:37
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采用放电等离子烧结法制备的Ba0.5Sr0.5TiO3?Mg2TiO4?MgO复合陶瓷的介电可调特性
摘要： 采用放电等离子烧结（SPS）技术制备了Ba0.5Sr0.5TiO3?Mg2TiO4?MgO复合陶瓷，并研究了其相组成、微观结构及介电可调性能。随着Mg2TiO4?MgO含量增加，复合陶瓷的介电峰逐渐宽化并受到抑制。其介电可调性随Mg2TiO4?MgO含量增加先升高后降低。当Mg2TiO4?MgO含量≤50 wt%时，该复合陶瓷展现出比纯Ba0.5Sr0.5TiO3更高的可调性与更低的介电常数，这归因于SPS对掺杂效应的抑制作用。该研究解决了铁电-介质复合陶瓷中介电常数降低与可调性增强之间的矛盾。
关键词： 电介质、铁电陶瓷、放电等离子烧结、复合材料
更新于2025-11-14 17:28:48
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热电材料放电等离子烧结过程中珀尔帖效应对温度场的影响
摘要： 我们报道了一系列热电材料放电等离子烧结的建模研究。研究发现，所测试样品中存在15K至110K的显著烧结温差(DTs)。这种温差由石墨-热电界面上的珀尔帖效应引起。烧结温度升高会导致DTs增大。垂直方向的DTs比径向方向高2-3倍。通过水平石墨-热电界面的电绝缘建模，使所有数值模拟样品类型的DTs降低了59-92%。
关键词： 放电等离子烧结、有限元法、SPS、热电材料、有限元模拟
更新于2025-09-23 15:22:29
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放电等离子烧结透明多晶掺铈YAG的残余孔隙率和光学性能
摘要： 掺铈钇铝石榴石（Ce:YAG）透明荧光粉是高功率白光发光二极管应用的有前途候选材料。本研究采用共沉淀法合成Ce:YAG粉末，并通过放电等离子烧结制备高透明陶瓷。通过电子显微镜和共聚焦激光显微镜研究了温度、压力以及烧结后处理（退火或热等静压）对残余气孔率的影响。建立了发光透明陶瓷中残余气孔特性（气孔尺寸和体积分数）与光学性能（直透射率和光致发光强度）之间的关联。
关键词： 透明度，放电等离子烧结，光致发光，掺铈钇铝石榴石陶瓷，残余孔隙率
更新于2025-09-23 15:21:21
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WO3和WO3-NiO粉末的氢还原行为及微观结构特征
摘要： 对由WO3和WO3-NiO制备的粉末混合物的氢还原与烧结行为进行了表征与机理研究。通过球磨结合氢气还原氧化粉末的方法制备出纳米级W和W-Ni粉末。采用不同升温速率的程序升温还原法在Ar-10% H2气氛中分析其还原行为。X射线衍射分析表明：氧化粉末经800℃氢气还原1小时后转变为平均粒径约100 nm的W和W-Ni粉末。通过升温速率引起的峰位偏移评估氢还原动力学，根据Kissinger曲线斜率测算纯WO3和WO3-NiO还原过程的活化能分别为87.4-117.4 kJ/mol（随还原阶段而异）。放电等离子烧结制备的W-Ni块体因镍添加促进质量传输，呈现相对致密的大晶粒及显著颈缩生长。这些结果有助于优化粉末合成工艺，并深入理解与粉末及烧结体显微组织相关的氢还原行为及镍添加效应。
关键词： 氢还原行为、微观结构、金属氧化物、钨与钨镍合金、放电等离子烧结
更新于2025-09-23 15:19:57
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利用微球辅助飞秒激光双脉冲烧蚀与化学刻蚀实现纳米结构形貌调控
摘要： 为调节NbSi2涂层与Nb合金之间的热膨胀系数失配，同时抑制NbSi2涂层在中温下的"pest氧化"现象，采用Nb-Si-Si3N4-Ti-Al粉末混合物通过放电等离子烧结工艺在Nb合金表面制备了掺杂Ti和Al的NbSi2-Si3N4复合涂层。研究揭示了涂层组成相形成的热力学可行性基础烧结反应，并考察了涂层在750°C下的抗氧化性能。该涂层具有多相结构，主要由(Nb,Ti)Si2、Si3N4、(Ti,Nb)5Si4、(Nb,Ti)5Si3及少量其他氮化物相构成。经50小时氧化后，NbSi2涂层和NbSi2-Si3N4涂层均出现pest氧化现象，而掺杂Ti和Al的涂层未显现pest氧化迹象。
关键词： 抗氧化涂层、微观结构、烧结行为、放电等离子烧结
更新于2025-09-19 17:13:59
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Sb2Se3溅射靶材的放电等离子烧结技术及其在高效薄膜太阳能电池中的应用
摘要： 硒化锑（Sb2Se3）因其材料优势与优异的光电特性，成为环境友好型低成本光伏技术的潜在吸收层材料。本研究提出一种简便通用的球磨结合放电等离子烧结（SPS）方法制备高质量Sb2Se3溅射靶材，继而通过射频磁控溅射辅以硒化退火处理，获得由大晶粒构成的高结晶度Sb2Se3薄膜。基于此制备了Mo/Sb2Se3/CdS/ITO/Ag结构的衬底型Sb2Se3薄膜太阳能电池，最优器件实现了5.08%的显著光电转换效率（PCE）。优异器件性能与具有良性生长取向的Sb2Se3吸收层及接触平滑的Sb2Se3/CdS异质结界面密切相关，该结构有效降低了复合损耗。自制溅射靶材与先进薄膜制备技术的协同特性，进一步验证了其在薄膜光伏领域的应用潜力。
关键词： 硒化锑，硒后处理，溅射靶材，磁控溅射，放电等离子烧结，薄膜太阳能电池
更新于2025-09-19 17:13:59
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粉末冶金形状记忆合金的高亮度高功率激光焊接：焊接参数依赖的微观结构
摘要： 尽管使用粉末冶金形状记忆合金的兴趣日益增长，但针对其连接与焊接以拓展应用的研究仍十分有限。本研究采用高功率高亮度圆盘激光焊接工艺连接放电等离子烧结的Ti-51 at.% Ni形状记忆合金，重点探究了影响焊缝强度与功能性的关键因素——如金属间化合物与马氏体(B19￠)相的形成机制。高功率激光虽能抑制B19￠相及TiNi3、Ti2Ni等不良金属间化合物的生成，但也会阻碍所需的Ti3Ni4相形成，需通过焊后热处理使其再次析出。熔合区显微组织发生显著改变，形成具有中心线与等轴晶焊缝中心的粗大柱状晶粒。此外，粉末冶金Ti-Ni合金的高功率激光焊接因快速冷却会诱发焊缝非晶相形成。实验确定3 kW激光功率与6 m/min焊接速度为最优参数组合，此时焊缝沿Ti-Ni形状记忆合金应变恢复的最佳[001]晶向凝固。
关键词： 盘形激光焊接、微观结构表征、形状记忆合金、放电等离子烧结
更新于2025-09-16 10:30:52
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氧空位诱导的Bi<sub>1-x</sub>Ca<sub>x</sub>FeO<sub>3-δ</sub>纳米颗粒陶瓷光电导增强：实验与理论结合研究
摘要： 基于实验与密度泛函研究，我们发现调控氧空位（OV）可大幅增强BiFeO3（BFO）材料的光电导率。通过在BFO结构中Bi3+位点掺杂异价阳离子Ca2+，可提高氧空位浓度。此外，减小颗粒尺寸能增加无序晶界处的氧空位浓度。对放电等离子烧结制备的Bi1-xCaxFeO3-δ陶瓷进行光电导测试显示，当x=0.1时光电导率提升四个数量级。变温Nyquist图表明阻抗随Ca2+浓度增加而明显降低，证实了氧空位的关键作用。经空气退火（AA）处理的纳米晶陶瓷光电导率显著下降2-4个数量级且阻抗大幅升高，说明晶界氧空位主要控制光电流。实际上，AA样品的激活能（0.5-1.4 eV）高于原始样品（AP，0.1-0.5 eV），因此1太阳光照下室温J-V特性显示AP样品的电流密度高出2-4个数量级。密度泛函计算揭示：体相氧空位产生的缺陷态近乎平坦、简并且离散，而表面氧空位产生的缺陷态非简并并与表面悬挂键相互作用形成离域态；高浓度空位会形成缺陷能带，使载流子实现连续跃迁从而显著提升光电导率。这些研究表明，通过调控微观结构特征及成分设计特性，对实现钙钛矿氧化物基太阳能电池的高短路电流至关重要。
关键词： 密度泛函理论，BiFeO3，放电等离子烧结，钙掺杂，氧空位，光电导率
更新于2025-09-11 14:15:04
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烧结条件对利用线锯废泥浆回收的碳化硅粉末制备的SiC微观结构和力学性能的影响
摘要： 研究了烧结条件对利用硅片切割废泥浆回收的SiC粉末制备的烧结SiC的微观结构和力学性能的影响。通过放电等离子烧结(SPS)和传统烧结方法对回收的SiC粉末进行致密化处理。系统研究了烧结温度、时间及方法(SPS与传统烧结)对SiC相组成、晶粒尺寸和密度的影响。由于晶粒细小，放电等离子烧结(SPSed)样品的维氏硬度高于传统烧结样品。当保温时间从10分钟延长至30分钟时，SPSed样品的晶粒尺寸和相对密度均增大，但由于晶粒尺寸与相对密度的竞争效应，维氏硬度基本保持不变。当保温时间超过30分钟时，相对密度和晶粒尺寸无明显变化，因而维氏硬度值相近。与传统烧结工艺相比，SPS工艺能在相对较低的温度下制备出高密度、高硬度的SiC材料。
关键词： 回收碳化硅，放电等离子烧结（SPS），烧结条件，常规烧结
更新于2025-09-10 09:29:36