一种β-FeSi2基热电材料的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102321820A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102321820A(43)申请公布日2012.01.18(21)申请号201110209379.3(22)申请日2011.07.23(71)申请人中国科学院青海盐湖研究所地址810008青海省西宁市新宁路18号(72)发明人周园李翔孙庆国任秀峰年洪恩王宏宾(74)专利代理机构兰州中科华西专利代理有限公司62002代理人李艳华(51)Int.Cl.C22C1/05(2006.01)C22C29/18(2006.01)H01L35/34(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种β-FeSi2基热电材料的制备方法(57)摘要本发明涉及一种β-FeSi2基热电材料的制备方法，该方法包括以下步骤：(1)将Fe、M和Si粉按比例在氩气保护气氛下均匀混合，得到混合物；(2)将所述混合物在氩气气氛保护下进行间歇式球磨，即得合金粉；(3)将所述合金粉进行压片，得到合金片；(4)所述合金片置于与所述合金片规格相匹配的石墨模具中后，将所述石墨模具置于氩气气氛下的管式炉进行烧结、退火，即得β-FeSi2基热电材料。本发明不但简化了工艺，使操作更容易，而且也降低了设备成本，同时也使所获得的产品的组分易控制，所得的β-FeSi2基热电材料，颗粒尺寸小且分布均匀。CN10238ACCNN110232182002321827A权利要求书1/1页1.一种β-FeSi2基热电材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将Fe、M和Si粉按照0.92～1∶0～0.08∶2.5的摩尔比在氩气保护气氛下均匀混合，得到混合物；(2)将所述混合物在氩气气氛保护下装入不锈钢真空球磨罐，以200～300rpm的转速进行间歇式球磨20～50h，即得合金粉；其中球料质量比为60～80∶1；(3)将所述合金粉在20～30MPa的压力下保压10～20min进行压片，得到合金片；(4)所述合金片置于与所述合金片规格相匹配的石墨模具中后，将所述石墨模具置于氩气气氛下的管式炉进行烧结、退火，即得组成为FexM1-xSi2.5的β-FeSi2基热电材料，其中0.92≤x≤1。2.如权利要求1所述的一种β-FeSi2基热电材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的M为金属Al、Co、Mn、Ni元素中的任意一种。3.如权利要求1所述的一种β-FeSi2基热电材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中的烧结条件是指以5～10K/min的升温速率升至1100～1150℃，烧结时间为2～4h。4.如权利要求1所述的一种β-FeSi2基热电材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中的退火条件是指以2～5K/min的降温速度从烧结温度开始降至800～850℃，退火时间为15～20h。2CCNN110232182002321827A说明书1/4页一种β-FeSi2基热电材料的制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种热电材料的制备方法，尤其涉及一种β-FeSi2基热电材料的制备方法。背景技术[0002]能源是人类活动的物质基础，是整个世界发展和经济增长的最基本的驱动力。工业革命后，在稳定能源供应的支持下，世界经济规模取得了较大增长，人类充分享受着能源带来的经济发展和科技进步等利益。而近年来由于需求的增大，煤、石油、天然气等主要的传统不可再生能源开始日益枯竭，这些矿物能源的过度使用还造成了环境的严重污染，威胁着人类的生存与发展。能源问题已上升到了国家的高度，也成为21世纪人类所共同关注的问题。[0003]热电材料也叫温差材料，是一种通过内部载流子运动直接进行热电转换作用的功能材料。利用热电材料制成的热电转换元件具有结构简单、坚固耐用、无噪声、无振动、无机械部件、不需要冷媒、运行可靠等优点，尤其在环境问题日益突出的今天，更具有广泛的应用前景。热电材料的热电转换效率常用热电优值Z或无量纲优值ZT来表征，Z＝S2/ρκ，其中S为塞贝克系数，ρ为电阻率，κ为热导率。β-FeSi2作为热电材料，具有在200～900℃温度范围内的高温热电转换功能，虽然ZT值较小，但因其高温抗氧化性、无毒、来源丰富、成本低廉等优点，已成为当今热电材料的研究热点之一。发明内容[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种工艺简单、易操作、设备成本低廉、产品组分易控制的β-FeSi2基热电材料的制备方法。[0005]为解决上述问题，本发明所述的一种β-FeSi2基热电材料的制备方法，包括以下步骤：[0006](1)将Fe、M和Si粉按照0.92～1∶0～0.08∶2.5的摩尔比在氩气保护气氛下均匀混合，得到混合物；[0007](2)将所述混合物在氩气气氛保护下装入不锈钢真空球磨罐，以200～300rpm的转速