【技术实现步骤摘要】
一种高热稳定性且膨胀系数可调的方钴矿元素阻隔层的制备方法
[0001]本专利技术涉及方钴矿热电材料元素阻隔层制备
，具体涉及一种高热稳定性且膨胀系数可调的的同时适用于
P、N
型方钴矿的元素阻隔层
。
技术介绍
[0002]方钴矿
(CoSb3)
热电材料是目前中温段热电性能
、
力学性能以及稳定性最佳的热电材料
。
目前，广大科研工作者结构纳米化和填充原子等方式已经将填充方钴矿的
zT
值大幅度提高
(P
型接近
1.5
，
N
型接近
2)。
然而方钴矿基热电器件的发展远远滞后于材料的进步，器件的转换效率目前仅为
10
％左右，并且随服役时间延长迅速衰减，主要原因在于方钴矿与金属电极接头存在严重的元素扩散问题
。
因此，在服役过程中器件的转换效率会急剧下降
。
同时，由于焊接接头热膨胀系数的差异，导致接头连接强度过低，...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.
一种高热稳定性且膨胀系数可调的方钴矿元素阻隔层的制备方法，其特征在于该制备方法按以下步骤进行：步骤
1、
称取：按照方钴矿元素阻隔层中钒和铁的原子百分比分别称取纯钒和纯铁；步骤
2、
制备方钴矿元素阻隔层：将步骤1中称取的纯钒和纯铁采用电弧熔炼
、
粉末冶金或物理气相沉积的方式，制备得到高热稳定性且膨胀系数可调的方钴矿元素阻隔层，所述的方钴矿元素阻隔层为
P
型方钴矿元素阻隔层或
N
型方钴矿元素阻隔层
。2.
根据权利要求1所述的一种高热稳定性且膨胀系数可调的方钴矿元素阻隔层的制备方法，其特征在于采用电弧熔炼制备
P
型方钴矿元素阻隔层的具体步骤如下：按照
P
型方钴矿元素阻隔层中钒的原子百分比为
10
～
30
％和余量为铁分别称取纯钒颗粒和纯铁颗粒；将称取的纯钒颗粒和纯铁颗粒置于真空电弧熔炼炉或感应加热炉内进行电弧熔炼，得到成分均匀的阻隔层铸锭，电弧熔炼工艺为：电弧熔炼电流为
120
～
140A
，每次熔炼引弧
15
～
30s
，每熔炼一次进行一次翻料，至少熔炼5～8次；将阻隔层铸锭依次进行切割
、
打磨
、
清洗和吹干，最终得到
P
型方钴矿元素阻隔层，厚度为
100
～
300
μ
m。3.
根据权利要求1所述的一种高热稳定性且膨胀系数可调的方钴矿元素阻隔层的制备方法，其特征在于采用粉末冶金制备
P
型方钴矿元素阻隔层的具体步骤如下：按照
P
型方钴矿元素阻隔层中钒的原子百分比为
10
～
30
％和余量为铁分别称取纯钒粉末和纯铁粉末，纯钒粉末和纯铁粉末的粒径均
≤10
μ
m
；将称取的纯钒粉末和纯铁粉末球磨，得到球磨粉末；将球磨粉末置于石墨模具中进行放电等离子体烧结或者热压烧结，得到阻隔层金属块；将阻隔层金属块置于真空管式炉或者真空封管内，进行均匀化热处理，得到成分均匀的阻隔层块体，再依次进行切割
、
打磨
、
清洗和吹干，最终得到
P
型方钴矿元素阻隔层，厚度为
100
～
300
μ
m。4.
根据权利要求1所述的一种高热稳定性且膨胀系数可调的方钴矿元素阻隔层的制备方法，其特征在于采用粉末冶金制备
P
型方钴矿元素阻隔层的具体步骤如下：按照
P
型方钴矿元素阻隔层中钒的原子百分比为5～
30
％和余量为铁分别称取纯钒颗粒和纯铁颗粒；将称取的纯钒颗粒和纯铁颗粒置于真空电弧熔炼炉内，进行电弧熔炼，得到成分均匀的阻隔层铸锭，电弧熔炼工艺为：电弧熔炼电流为
120
～
140A
，每次熔炼引弧
15
～
30s
，每熔炼一次进行一次翻料，至少熔炼5～8次；将阻隔层铸锭置于金属真空雾化机中进行雾化制粉，得到阻隔层
FeV
合金粉末；将阻隔层
FeV
合金粉末置于石墨模具中进行放电等离子体烧结或者热压烧结，得到阻隔层金属块；将阻隔层块体依次进行切割
、
打磨
、
清洗和吹干，最终得到
P
型方钴矿元素阻隔层，厚度为
100
～
300
μ
m。5.
根据权利要求1所述的一种高热稳定性且膨胀系数可调的方钴矿元素阻隔层的制备方法，其特征在于采用物理气相沉积制备
P
型方钴矿元素阻隔层的具体步骤如下：按照
P
型方钴矿元素阻隔层中钒的原子百分比为
10
～
30
％和余量为铁分别称取纯钒和纯铁；将称取的纯钒和纯铁采用电弧熔炼或者粉末冶金热压烧结制备阻隔层合金或者合金靶材；将阻隔层合金或者合金靶材置于电子束蒸镀或电阻蒸镀设备中，同时将方钴矿块体材料置于电子束蒸镀或电阻蒸镀设备中，进行蒸发镀膜，得到带有阻隔层的方钴矿块体材
料；将带有阻隔层的方钴矿块体材料置于真空炉或者真空封管后置于马弗炉内，在
550
～
700℃...
【专利技术属性】
技术研发人员：张丽霞，潘辉，孙湛，耿慧远，常青，张博，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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