一种添加烧结助剂制造技术

本发明专利技术提供了一种添加烧结助剂

【技术实现步骤摘要】
一种添加烧结助剂B2O3的复合陶瓷热电材料的制备方法


[0001]本专利技术属于清洁能源领域，具体涉及一种添加烧结助剂
B2O3的
P
型
Bi2Sr2Co2O
y
基复合陶瓷热电材料及其制备方法
。

技术介绍

[0002]随着经济工商业时代的快速发展，能源成为了推动整个世界发展和经济增长的基本驱动力，然而随着社会人口与经济的不断增加发展，能源的消耗与环境污染问题引发了人们的密切关注
。
面对能源短缺的难题和日益严峻的环境污染情况，人们开始将目光转向可持续发展的新型清洁能源技术上
。
热电材料可以通过材料自身的热电效应实现热能与电能之间的相互转换，既可运用于废热发电领域也能够实现热电制冷，具有轻简无噪音，清洁寿命长的特点
。
与传统金属热电材料相比，氧化物热电材料不仅合成简单
、
制备廉价
、
无毒无污染，而且在高温热稳定性与抗氧化性方面都有很大的优势
。
氧化物热电材料种类繁多，进一步可划分为
n
型氧化物热电材料与
p
型氧化物热电材料
。
[0003]热电材料的热电转换效率由热电优值
(ZT)
决定
。ZT
＝
σ
S2T/
κ
是一个无量纲参数，取决于材料的电导率
σ
、
赛贝克系数
S
和热导率
κ<br/>。
所以一种好的热电材料需要同时具备高的电导率和赛贝克系数以及较低的热导率
。Bi2Sr2Co2O
y
(BSCO)
是一种优秀的层状
Co
基氧化物陶瓷热电材料，
CoO2层和
Bi2Sr2O4层交替堆叠，这种层状结构有利于声子在层间的散射，导致其本身的晶格热导率较低
。
虽然
Bi2Sr2Co2O
y
在高温区表现出较好的热电性能，但相比金属基热电材料的热电优值要偏低，存在较大的提升空间
。
众所周知，在热电材料中引入纳米第二相是提高热电材料性能的一种有效方法；即将作为纳米第二相的材料加入热电材料的基体中进行复合，纳米第二相材料在基体中的弥散效果将会对热电材料中的声子造成显著的散射，大幅度的降低热导率，优化热电性能
。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是：如何提高热电材料的热电性能，提供一种添加烧结助剂
B2O3的复合陶瓷热电材料的制备方法
。
[0005]本专利技术的技术方案具体为：
[0006]一种添加烧结助剂
B2O3的复合陶瓷热电材料的制备方法，包括如下步骤：
[0007](1)
按照
Bi2Sr2Co2O
y
化学计量比计算所需原料，其中
8≤y≤9
，把原料
Bi2O3、SrCO3、Co3O4按照计量比进行称量，称量后的
Bi2O3、SrCO3和
Co3O4的有效成分均达到
99.0
％，然后进行混合研磨或球磨，混合均匀后的粉末送入管式炉或箱式炉中进行煅烧；
[0008](2)
将研磨混合后的原料粉末进行煅烧，煅烧温度为
760
～
820℃
，保温时间为
15
‑
20h
，待煅烧终止自然冷却后取出；
[0009](3)
取出煅烧后的粉末按照质量比例，掺入合适比例的
B2O3粉末，
B2O3作为烧结助剂，再次研磨或球磨均匀，然后进行冷压成型，冷压后的物料送入管式炉或箱式炉中再次
840
～
900℃
进行烧结，保温时间
15
～
20h
，待烧结时间结束降温到室温时取出陶瓷样品
。
[0010]包括以下步骤：还包括步骤
(4)
，将成型的陶瓷进行敲碎再次研磨，并将研磨后的粉末放入压片机中重新压制成条状和圆片状再次在
840
～
900℃
的温度下进行烧结
15
～
20h
，等待自然降温后即可获得
Bi2Sr2Co2O
y
+v wt
％
B2O3系列复合陶瓷热电材料，所述
B2O3粉用量为
0&lt;v&lt;0.5。
[0011]冷压成型后，将物料压制成规则形状的长条形样品与圆片形样品
。
[0012]本专利技术的有益效果为：本专利技术公开了一种添加烧结助剂
B2O3的
Bi2Sr2Co2O
y
基复合陶瓷热电材料，添加的
B2O3由于熔点较低，不仅可以起到液相烧结助剂的作用，并且还起到第二相弥散作用；最终优化了其微观结构，提高了其高温热电性能
。
具体来说，
[0013]1、
本专利技术是将少量
B2O3粉末均匀混入原料进行弥散，在高温固相反应过程中起液相烧结作用，它是通过提高材料的载流子迁移率优化其电输运性能
。
[0014]2、
随着
B2O3含量的增加，复合陶瓷中异质界面增加，声子散射增强，抑制了材料的热导率，优化了材料的热输运性能
。
[0015]3、
添加烧结助剂
B2O3可以同时优化
Bi2Sr2Co2O
y
的电输运性能和热输运性能，从而提高复合陶瓷的热电性能
。
附图说明
[0016]图1为实施例1所制备
Bi2Sr2Co2O
y
+v wt
％
B2O3(v
＝0，
0.1
，
0.2
，
0.3
，
0.4)
复合陶瓷的
XRD
图；
[0017]图2为实施例1所制备
Bi2Sr2Co2O
y
+v wt
％
B2O3(v
＝0，
0.1
，
0.2
，
0.3
，
0.4)
复合陶瓷的断面
SEM
图
(a、b、c、d、e)、EDS
图
(f)
；
[0018]图3为实施例1所制备
Bi2Sr2Co2O
y
+v wt
％
B2O3(v
＝0，
0.1
，
0.2
，
0.3
，
0.4)
复合陶瓷的电阻率随温度变化曲线；
[0019]图4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种添加烧结助剂
B2O3的复合陶瓷热电材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)
按照
Bi2Sr2Co2O
y
化学计量比计算所需原料，其中
8≤y≤9
，把原料
Bi2O3、SrCO3、Co3O4按照计量比进行称量，称量后的
Bi2O3、SrCO3和
Co3O4的有效成分均达到
99.0
％，然后进行混合研磨或球磨，混合均匀后的粉末送入管式炉或箱式炉中进行煅烧；
(2)
将研磨混合后的原料粉末进行煅烧，煅烧温度为
760
～
820℃
，保温时间为
15
‑
20h
，待煅烧终止自然冷却后取出；
(3)
取出煅烧后的粉末按照质量比例，掺入合适比例的
B2O3粉末，
B2O3作为烧结助剂，再次研磨或球磨均匀，然后进行冷压成型，冷压后的物料送入管式炉或箱式炉中再次
840
...

【专利技术属性】
技术研发人员：田增国，朱旭光，宋红章，张宏帅，
申请(专利权)人：洛阳德晶智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：