一种低热导率半赫斯勒合金热电材料及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112018228A(43)申请公布日2020.12.01(21)申请号202010883436.5H01L35/34(2006.01)(22)申请日2020.08.26(71)申请人哈尔滨工业大学（深圳）地址518000广东省深圳市南山区桃源街道深圳大学城哈尔滨工业大学校区(72)发明人张倩王青梅曹峰尹力陈辰李善谢小东张伟明邓衍帅刘兴军(74)专利代理机构深圳市添源知识产权代理事务所(普通合伙)44451代理人罗志伟(51)Int.Cl.H01L35/12(2006.01)H01L35/18(2006.01)H01L35/20(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图4页(54)发明名称一种低热导率半赫斯勒合金热电材料及其制备方法(57)摘要本发明属于材料制备技术领域，涉及一种低热导率双half‑Heusler合金热电材料及其制备方法，具体涉及一种低热导率的Sc0.5‑xMxNb0.5‑yNyNiSn(0≤x≤0.2，0≤y＜0.5)基双half‑Heusler热电材料及其制备方法，材料设计理念是由假想的17电子ScNiSn及19电子NbNiSn基half‑Heusler化合物复合而成，其中，M为掺杂元素Nb、Ti、Zr、Hf其中的一种或几种，N为合金化元素V、Ta中的一种或两种。本发明通过悬浮熔炼法制备出Sc0.5‑xMxNb0.5‑yNyNiSn基双half‑Heusler热电材料。这是一种具有本征低晶格热导率的新型half‑Heusler热电材料，丰富了中高温区热电材料体系；同时，该材料可以通过在Sc和Nb位分别掺杂Zr，实现同一基底材料的n型和p型两种半导体态，对于热电器件应用具有重要意义。CN112018228ACN112018228A权利要求书1/1页1.一种低热导率双half-Heusler合金热电材料，其特征在于，具有双half-Heusler晶体结构，材料设计理念是由假想的17电子ScNiSn及19电子NbNiSn基half-Heusler化合物复合而成，其化学式为Sc0.5-xMxNb0.5-yNyNiSn，其中，M为掺杂元素Nb、Ti、Zr、Hf其中的一种或几种，N为合金化元素V、Ta其中的一种或两种。2.根据权利要求1所述的一种低热导率双half-Heusler热电材料，其特征在于，所述双half-Heusler热电材料由假想的17电子ScNiSn及19电子NbNiSn基half-Heusler化合物复合而成，具有双half-Heusler晶体结构。3.根据权利要求1所述的一种低热导率半赫斯勒合金热电材料，其特征在于，所述掺杂元素为Nb、Ti、Zr、Hf中的一种或几种，其中x＝0.1。4.根据权利要求3所述的一种低热导率半赫斯勒合金热电材料，其特征在于，掺杂元素为Zr元素时，x＝0.05，0.08，0.10，0.12，0.15。5.根据权利要求1所述的一种低热导率半赫斯勒合金热电材料，其特征在于，所述合金化元素为V、Ta其中的一种，其中y＝0.1。6.根据权利要求1所述的一种低热导率半赫斯勒合金热电材料，其特征在于，合金化元素为V、Ta时，掺杂元素为Zr，其中x＝0.1，0.15，y＝0.1。7.一种权利要求1-6任一项所述的低热导率双half-Heusler合金热电材料的制备方法，其特征在于，包括：按照所述配比装入悬浮熔炼炉的坩埚中，在氩气氛围下反复翻面熔炼，将获得的铸锭球磨，然后将球磨获得的粉末装入石墨模具中，再通过放电等离子烧结。8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述方法包括采用悬浮熔炼的方法，在氩气氛围下反复翻面熔炼4次。9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述方法包括将获得的铸锭球磨4小时。10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述方法包括将球磨获得的粉末装入内径为12.7mm的石墨模具中，在50MPa，900-1000℃通过放电等离子烧结(SPS)8-10分钟。2CN112018228A说明书1/6页一种低热导率半赫斯勒合金热电材料及其制备方法技术领域[0001]本发明属于材料制备技术领域，涉及一种低热导率双half-Heusler合金热电材料及其制备方法，具体涉及一种低热导率的Sc0.5-xMxNb0.5-yNyNiSn基双half-Heusler热电材料及其制备方法。背景技术[0002]近年来，随着能源危机的出现及生存环境的恶化，开发清洁新能源迫在眉睫，与此同时，寻求高效率、无污染的能量转换方式也成为全世界范围内亟待解决的热点问题。以热电材料为核心的热电转换技术可以实现热能和电能的直接相互转换，从而进行温差发电和热电制冷，且热电器件具有无噪声，零排放，无污染，寿命长，无震动