[发明专利]一种方钴矿基热电材料与金属电极的连接方法

说明书

一种以MAX或Mxene为阻隔层的方钴矿基热电材料与金属电极的连接方法，涉及一种可用于方钴矿基热电材料与金属电极材料的连接方法。为了解决方钴矿系热电材料与金属电极在焊接以及服役过程中元素扩散问题。本发明选用三元层状化合物MAX相陶瓷或二维MXene作为方钴矿系热电材料与金属电极之间的防止元素扩散阻隔层，MAX相陶瓷与金属电极和方钴矿系热电材料在焊接过程中的没有严重界面反应，元素扩散在MAX相陶瓷晶粒或MXene内部极其微弱，而在晶界处扩散速度较快，并且不会形成连续的脆性化合物。并且MAX相陶瓷材料或MXene的导电性很高，膨胀系数接近方钴矿系热电材料。

技术领域

本发明涉及一种可用于方钴矿基热电材料与金属电极材料的连接方法。

背景技术

热电材料是一种可以直接将热能直接转化为电能的材料。以热电材料构成的热电器件具有简单、无机械传动、稳定、无需维护等优势。特别是适合应用于航空航天、汽车尾气、电厂等废热回收领域。目前方钴矿系热电材料（CoSb₃）因其具有优异的热电性能以及良好的力学性能，是最具实际应用潜力的中温热电材料。热电器件的转换效率和输出功率不仅与材料的性能有关还要受热电材料与金属电极的连接效果所制约。

MAX相陶瓷也称为MAX相化合物，该类化合物可用统一的化学式M_n+1AX_n表示，其中M为过渡族金属元素，A主要为III A和IV A族元素，X为C或N。当n=1时，成为H相或211相，目前实验中已发现的MAX相绝大部分是H相，如Ti₂AlC、Cr₂AlC等；当n=2时，称为312相，如Ti₃SiC₂、Ti₃AlC₂、Ta₃AlC₂；当n=3时，简称413相，如Ti₄AlN₃。其具有维氏硬度和剪切模量，高屈服强度，高杨氏模量，高熔点，优良的抗热震性能，可加工，较高的屈服强度，高温下具有塑性，高热稳定性和良好的抗氧化及耐腐蚀性能。常见的MAX相陶瓷有（Ti₂PbC、V₂GeC、Cr₂SiC、Cr₂GeC、V₂PC、V₂AsC、Ti₂SC、Zr₂InC、Zr₂TlC、Nb₂AlC、Nb₂GaC、Nb₂InC、Sc₂InC、Ti₂AlC、Ti₂GaC、Ti₂TlC、V₂AlC、V₂GaC、Cr₂GaC、Ti₂AlN、Ti₂GaN、Ti₂InN、V₂GaN、Cr₂GaN、Ti₂GeC、Ti₂SnC、Nb₂SC、Hf₂SC、Hf₂InC、Hf₂TlC、Ta₂AlC、Ta₂GaC、Hf₂SnC、Hf₂PbC、Hf₂SnN、Ti₃AlC₂、Ti₄GeC3、V₃AlC₂、Mo₂GaC、Zr₂InN、Zr₂TlN、Zr₂SnC、Zr₂PbC、Nb₂SnC、Nb₂PC、Nb₂AsC、Zr₂SC、Ti₂InC、Ta₃AlC₂、Ti₃SiC₂、Ti₃GeC₂、Ti₃SnC₂、Ti₄AlN₃、V₄AlC₃、Ti₄GaC₃、Nb₄AlN₃、Ta₄AlC₃、Ti₄SiC₃）