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(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102383023A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102383023A(43)申请公布日2012.03.21(21)申请号201110349856.6(22)申请日2011.11.08(71)申请人天津大学地址300072天津市南开区卫津路92号(72)发明人师春生张晓剑赵乃勤刘恩佐何春年(74)专利代理机构天津市杰盈专利代理有限公司12207代理人王小静(51)Int.Cl.C22C29/18(2006.01)C22C1/00(2006.01)C04B35/58(2006.01)C01B33/06(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称硅锰铁合金热电材料的制备方法(57)摘要本发明公开了一种硅锰铁合金热电材料的制备方法。该方法的过程包括如下步骤:以Mn粉、Fe粉和Si粉按摩尔比(Mn1-xFex)∶Si=1∶1.74(x=0.01~0.4)研磨混合,压制成块体;将所得块体在电弧熔炼炉中氩气环境下熔炼,得到合金熔块;将所得合金熔块经破碎研磨过200目筛得到粉体,在氩气保护下球磨,得到平均粒径为1.5μm的合金粉末;将所得合金粉末热压烧结得到块体的硅锰铁合金热电材料。本发明原料成本低廉,工艺流程及设备简单,工艺参数容易控制,得到的硅锰铁合金块体材料单一纯净,材料最大ZT值达到0.7以上,具有较高的热电性能。CN10238ACCNN110238302302383039A权利要求书1/1页1.一种硅锰铁合金热电材料的制备方法,所属的热电材料按Mn与Si1-xFex摩尔比为1∶1.74,其中x=0.01~0.4,其特征在于包括以下过程:1)以Mn粉、Fe粉和Si粉按摩尔比(Mn1-xFex)∶Si=1∶1.74,x=0.01~0.4,研磨混合,将混合粉体加入模具中,在压力600~900MPa下压制成块体;2)将步骤1)所得块体在电弧熔炼炉中氩气环境下熔炼,熔炼电流为200A~250A,反复熔炼3次,得到合金熔块;3)将步骤2)得到的合金熔块经破碎研磨过200目筛得到粉体,所得粉体在氩气保护下在球磨机中球磨,球磨条件为:球料质量比为1∶15~25,球磨转速300~350转/min,球磨时间20~100小时,得到平均粒径为1.5μm的合金粉末;4)将步骤3)所得的合金粉末热压烧结:将合金粉末加入石墨模具中,以压力为30~70MPa加压,在真空度为5.0*10-3Pa下,以升温速度10℃/min,升温至950~1050℃,进行边加压边烧结45~75min,然后以降温速度4℃/min降至室温,得到块体的硅锰铁合金热电材料。2CCNN110238302302383039A说明书1/3页硅锰铁合金热电材料的制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种硅锰铁合金热电材料的制备方法,属于热电材料技术领域。背景技术[0002]高锰硅化合物(HMS)热电材料是一种中高温的半导体热电材料,它是Mn含量为36.36at%~37at%(Si/Mn原子比为1.70~1.75)的硅化物,因此也被称为MnSi1.7,是一种在热电领域有很大发展前景的半导体新材料。它具有化学稳定性高、抗氧化性能好、无毒无污染、成本低等优点。由于它具有较低的电阻率、较大的塞贝克系数以及较好的热稳定性。但高锰硅化合物相对于工业成熟热电材料SiGe、PbTe以及Bi2Te3热电材料,其热电优值ZT较低(ZT=S2σT/κ,式中S为材料的赛贝克系数或温差电势,σ为电导率,κ为热导率)。提高ZT值的方法有两种,分别是掺杂和细化晶粒。掺杂可以使材料产生晶格畸变,从而影响材料的热导率和电导率,以提升ZT值。Fe元素的加入改变了高锰硅化物的晶格结构,影响了材料的晶格参数,从而对电子和声子的传播都产生了影响,调整Fe原子的含量,从而提升材料的热电性能。[0003]在目前的硅锰铁合金热电材料制备工艺主要有熔炼法,气象沉积法以及粉末冶金法。由于这些方法分别存在各自的缺点,熔炼法使原材料充分反映制的合金材料,得到纯净单一的合金相,能够得到纯净材料产物,但所得材料成分不均匀,成型性差。气象沉积法主要是制的薄膜材料,无法的到块体材料,应用受到了很大的限制。粉末冶金法能够得材料粉末,为材料的良好成型提供了充分的条件。但无法得到纯净的材料,掺杂有大量的原材料杂质以及其它相。现有工艺方法均很难得到成分均匀纯净的硅锰铁合金热电块体材料。发明内容[0004]本发明的目的在于提供一种硅锰铁合金热电材料的制备方法。该方法过程简单,原料充足成本低廉,对环境无污染,所制得的得硅锰铁合金热电材料性高电导率、低热导率和高塞贝克系数。[0005]本发明是通过以下技术方案加以实现,一种硅锰铁合金热电材料的制备方法,所属的热电材料按Mn与Si1-xFex摩尔比为