[发明专利]高致密化高性能纳米晶块体热电材料的高压烧结制备方法

权利要求书

1.一种高致密化高性能纳米晶块体热电材料的制备方法，所述方法包括 以下步骤：

(1)纳米粉体的制备：以元素材料为原料，利用机械合金化方法或熔 化法制备相应的热电合金，然后在惰性气体保护下或在真空条件下球磨制 备出平均晶粒尺寸在5nm-30nm的合金粉末，其中所获得的热电合金的熔 点为T_熔点；

(2)高压烧结：

a在惰性气体保护下或真空条件下，将球磨好的纳米合金粉末压制成 预制坯；

b将预制坯放入高压烧结模具中，在0.8GPa-6GPa压力下进行烧结， 烧结温度控制在0.25-0.8T_熔点，烧结时间为10-120分钟；获得相对密度 达到90％-100％，平均晶粒尺寸为10-50nm的纳米晶块体热电材料。

2.如权利要求1所述的高致密化高性能纳米晶块体热电材料的制备方 法，其中所述热电合金选自：(Bi，Sb)₂(Te，Se)₃类材料、PbTe类材料、Bi_1-xSb_x(0＜x＜1)系固溶体、SiGe类合金、Skutterudte晶体结构化合物热电材料。

3.如权利要求1所述的高致密化高性能纳米晶块体热电材料的制备方 法，其中所述热电合金选自：二元合金Bi₂Te₃，SiGe，CoSb₃，BiSb；三元 合金Bi_2-xSb_xTe₃(0＜x＜2)，CoSb_3-xTe_x(0＜x＜3)，Co_4-xSb₁₂Fe_x(0＜x＜4)；四 元合金Bi_2-xSb_xSe_yTe_3-y(0＜x＜2，0＜y＜3)；掺杂合金Si₈₀Ge₂₀P_x(0＜x＜5)。

4.如权利要求1所述的高致密化高性能纳米晶块体热电材料的制备方 法，其中所述元素材料包括如下组的至少一种：Bi，Te，Sb，Se，Pb，Co， Si，Ge，Fe，Cd，Sn，La，Ce，Ag，Sr，P。

5.如权利要求1所述的高致密化高性能纳米晶块体热电材料的制备方 法，其中所述元素材料的纯度＞90％。

6.如权利要求1所述的高致密化高性能纳米晶块体热电材料的制备方 法，其中所述元素材料的纯度＞99％。

7.如权利要求1所述的高致密化高性能纳米晶块体热电材料的制备方 法，其中所述元素材料的纯度＞99.9％。

8.如权利要求1所述的高致密化高性能纳米晶块体热电材料的制备 方法，其还包括在高压烧结之后的退火步骤。

9.如权利要求1所述的高致密化高性能纳米晶块体热电材料的制备方 法，其中步骤(2)b的烧结时间为10-120分钟。

10.如权利要求1所述的高致密化高性能纳米晶块体热电材料的制备 方法，其中所述热电合金选自Bi₂Te₃，Bi_2-xSb_xTe₃，Si₈₀Ge₂₀P₂，PbTe，CoSb₃。

11.由权利要求1-10中任一项所述的方法获得的高致密化高性能纳 米晶块体热电材料，其热电优值ZT≥2.0。