[发明专利]一种快速制备高性能SiGe高温热电合金材料的方法

摘要

本发明公开了一种快速制备高性能SiGe高温热电合金材料的方法，包括以下步骤1)根据Si80Ge20Px各原子的化学计量比称量各原料，其中x＝2～10；2)将称量好的原料进行高频感应熔融，自然冷却得锭体；3)将所得锭体进行熔体旋甩，得薄带；4)将所得薄带研磨成粉末，进行放电等离子体活化烧结，得所述的SiGe高温热电合金。本发明具有制备周期短、工艺简单、高效节能等优点，整个制备过程可在2h之内完成，制得的SiGe高温热电合金材料电导率可达105S/m以上，功率因子可达3.5×10‑3W/mK2以上，热电性能优值ZT在920K达到0.9，比RTG水平提高了近40％，具有重要的实际应用价值。

主权项

一种快速制备高性能SiGe高温热电合金材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)以块状Si、块状Ge和颗粒状红磷为原料，按Si80Ge20Px各原子的化学计量比称量各原料，其中x＝2～10；2)将称量好的原料进行高频感应熔融，自然冷却得锭体；3)将所得锭体进行熔体旋甩，得薄带；4)将所得薄带研磨成粉末，进行放电等离子体活化烧结，得所述的SiGe高温热电合金；所述高频感应熔融工艺为：将原料置于高频感应熔融炉中，抽真空至低于10‑2Pa，然后充入惰性气体至腔体压力为‑0.05MPa，加载380V电压进行高频感应熔融，电流为12A，熔融过程持续3min；所述的熔体旋甩工艺为：将步骤2)所得锭体置于带喷嘴的石墨坩埚中，所述喷嘴长5mm、宽0.5mm，然后置于熔体旋甩装置中，抽真空至低于10‑2Pa，然后充入惰性气体至腔体压力为‑0.05MPa，喷射压力设置为0.02MPa以上，然后旋转铜辊，线速度为10～60m/s，感应线圈加载120V电压，22A的电流，待样品完全熔化，将熔体喷至旋转铜辊，经铜辊冷却甩出厚度为20～40μm，宽为4～5mm的薄带；所述的放电等离子体活化烧结工艺为：将步骤3)所得薄带研磨成粉末，并装入石墨模具中压实，然后在真空小于10Pa和烧结压力为45MPa的条件下进行烧结，以300℃/min的升温速率加热至700℃，然后以100℃/min的升温速率加热至1050℃并保温，烧结致密化时间为8min。