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Mechanical Milling Behavior and Characteristics of Bi2Te3 Thermoelectric Materials

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Published/Copyright: August 12, 2013
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Abstract

In this paper, starting from the gas atomization powders, n-type Bi2Te3 thermoelectric alloys prepared via high energy ball milling and subsequently consolidated by hot extrusion. The effect of ball milling on the microstructure of Bi2Te3 alloys was studied. With increasing the milling time, from 3 min to 90 min, the particles were coarsening due to the agglomerated because of the high surface energy of the fine particles adhesive each other during the high energy ball milling. The preferential orientations of grains indicate that the extrusion process has the significant method to forcing the basal plane to orient preferentially in the extrusion direction were clearly observed by the TEM micrograph. The maximum electrical conductivity 6675.567 Ω−1m−1 measured at 100 °C temperature owing to the increasing of carrier concentration due to the donor defect formation and contamination occurred during the high energy ball milling at longer milling time (90 min).

Kurzfassung

Im Rahmen dieser Arbeit wurden auf Basis gasverdüster Pulver thermoelektrische Bi2Te3-Legierungen des n-Typs durch Hochenergiekugelmahlen verarbeitet und anschließend durch Warmstrangpressen verdichtet. Untersucht wurden die Auswirkungen des Kugelmahlens auf die Mikrostruktur der Bi2Te3-Legierungen. Mit steigender Mahldauer (von 3 min bis 90 min) vergröberten die Körner durch Agglomeration, die durch die von der hohen Oberflächenenergie der feinen Partikel ausgehenden gegenseitige Haftung während des Hochenergiekugelmahlens verursacht wird. Die Vorzugsausrichtung der Körner deutet darauf hin, dass es durch das Strangpressverfahren möglich ist, die Ausrichtung der Basisfläche bevorzugt in Extrusionsrichtung zu lenken. Diese Beobachtungen gehen klar aus TEM-Aufnahmen hervor. Die maximale elektrische Leitfähigkeit 6675,567 Ω−1m−1 wurde bei einer Temperatur von 100 °C gemessen. Sie ist auf eine Erhöhung der Trägerkonzentration durch die Donatordefektbildung und Kontamination während des Hochenergiekugelmahlens bei längerer Mahldauer (90 min) zurückzuführen.

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Received: 2012-9-14
Accepted: 2012-9-14
Published Online: 2013-08-12
Published in Print: 2013-02-15

© 2013, Carl Hanser Verlag, München

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