The invention provides a preparation method of nano-composite thermoelectric materials, which comprises the following steps: (1) using induction melting equipment to melt bulk materials of copper, Se and La into ingots; (2) then using S powder weighed according to chemical formula and crushed ingots into ball mill tank, using mechanical ball mill equipment to carry out a ball mill in nitrogen atmosphere, (3) then loading a ball. The grinding graphite mould is placed in the chamber of spark plasma sintering, sintered into blocks in vacuum, (4) after crushing the sintered blocks, the second ball milling is carried out in nitrogen atmosphere, (5) then sintered in vacuum atmosphere. The nanocomposite amorphous/crystalline Mg2Si-based thermoelectric material prepared by the invention has the thermoelectric properties and the mechanical properties of the material greatly improved. Under the formulation of the invention, various components cooperate with each other and cooperate with each other, thereby greatly improving the strength and thermoelectric performance of the product of the invention.
【技术实现步骤摘要】
纳米复合热电材料的制备方法
本专利技术涉及一种纳米复合热电材料的制备方法。
技术介绍
热电材料能够实现热能与电能之间的相互转化,且转化过程无需机械运动部件、无噪音、无磨损,其机构简单,对环境无污染,被认为是解决能源危机的主要途径之一。热电材料按其工作的温度区间可分为低温区热电材料、中温区热电材料和高温区热电材料。由于材料在高温时容易发生氧化和熔化等问题,因此高温区热电材料相对紧缺。热电材料性能用“热电优值”ZT表示:ZT=(α2σ/κ)×T。这里α是材料的塞贝克系数,σ是电导率,κ是热导率。ZT越高,材料的热电转换效率越高。化合物半导体为包含至少两种类型的元素而不是一种类型的元素(例如硅或锗)并且用作半导体的化合物。已经开发出了各种类型的化合物半导体并且这些化合物半导体目前正用于各种工业领域。通常,化合物半导体可以用于利用佩尔捷效应(PeltierEffect)的热电转换元件、利用光电转换效应的发光装置(例如发光二极管或激光二极管)和燃料电池等。特别地,热电转换元件用于热电转换发电或热电转换冷却应用,并且通常包括以串联的方式电连接并且以并联的方式热连接的N型热电半导体和P型热电半导体。热电转换发电是通过利用借助于在热电转换元件中产生温差而产生的热电动势使热能转换成电能而发电的方法。此外,热电转换冷却是通过利用当直流电流流过热电转换元件的两端时在热电转换元件两端之间产生温差的效应使电能转换成热能而产生冷却的方法。热电转换元件的能量转换效率一般取决于热电转换材料的性能指标值或ZT。在此,ZT可以根据塞贝克系数(Seebeckcoefficient)、电导率和热 ...
【技术保护点】
1.一种纳米复合热电材料的制备方法,其特征在于,包含以下步骤:(1)采用感应熔炼设备将Cu、Se、La块体原料熔炼成铸锭,(2)然后按化学式配比称取的S粉末与破碎的铸锭一并装入球磨罐中,采用机械球磨设备在氮气气氛下进行一次球磨,(3)然后将装载一次球磨粉的石墨模具置于放电等离子烧结腔体中,在真空气氛下烧结成块体,(4)再将烧结成的块体破碎后,在氮气气氛下进行二次球磨,(5)然后在真空气氛下烧结,所述复合材料中在组成方面满足下式Cu2‑xSeSxLayNz,其中0.06≤x≤0.12,0.04≤y≤0.1,Z≤0.01;其中,步骤2和4中的球磨过程的氮气气氛可以为纯氮气或氮气与氩气的混合气;其中,步骤1中的感应熔炼设备的熔炼炉功率在16‑22kW,熔炼时间为100‑120s;其中,步骤2和4中的球磨的条件为球料质量比为15:1,转速为800r/min,球磨时间为0.5‑2h;其中,步骤3中放电等离子烧结的条件为在总气压低于5Pa的真空条件,升温速率为60‑100℃/min,施加的轴向压力为30‑100MPa,烧结温度为600‑700℃,保温5‑15min;步骤5中在总气压低于5Pa的真空 ...
【技术特征摘要】
1.一种纳米复合热电材料的制备方法,其特征在于,包含以下步骤:(1)采用感应熔炼设备将Cu、Se、La块体原料熔炼成铸锭,(2)然后按化学式配比称取的S粉末与破碎的铸锭一并装入球磨罐中,采用机械球磨设备在氮气气氛下进行一次球磨,(3)然后将装载一次球磨粉的石墨模具置于放电等离子烧结腔体中,在真空气氛下烧结成块体,(4)再将烧结成的块体破碎后,在氮气气氛下进行二次球磨,(5)然后在真空气氛下烧结,所述复合材料中在组成方面满足下式Cu2-xSeSxLayNz,其中0.06≤x≤0.12,0.04≤y≤0.1,Z≤0.01;其中,步骤2和4中的球磨过程的氮气气氛可以为纯氮气或氮气与氩气的混合气;其中,步骤1中的感应熔炼设备的熔炼炉功率在16-22kW,熔炼时间为100-120s;其中,步骤2和4中的球磨的条件为球料质量比为15:1,转速为800r/min,球磨时间为0.5-2h;其中,步骤3中放电等离子烧结的条件...
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