[发明专利]具有二次相组织结构的Zn-Sb基热电材料制备方法

权利要求书

1.一种具有二次相组织结构的Zn-Sb基热电材料制备方法，所述的Zn-Sb基热电材料中的第二组分是含过渡金属元素Cu的金属间化合物Cu₅Zn₃，在该Zn-Sb基热电材料中以摩尔比Zn₄Sb₃：Cu₅Zn₃=200：1的比例掺杂金属间化合物Cu₅Zn₃，其特征是采用放电等离子火花烧结制备，所述的Zn-Sb基热电材料是在Zn₄Sb₃内部掺杂摩尔分数为0.005的Cu₅Zn₃金属间化合物，构成热电材料，其化学式为(Zn₄Sb₃)₂₀₀(Cu₅Zn₃)。

2.根据权利要求1所述的具有二次相组织结构的Zn-Sb基热电材料制备方法，其特征是所述的(Zn₄Sb₃)₂₀₀(Cu₅Zn₃)热电材料采用粉末冶金法合成，其制备工艺分五步进行：

第一步：熔炼合成，先在真空石英管内分别熔炼合成Zn₄Sb₃和Cu₅Zn₃合金，前者熔炼合成温度为700～900℃，后者为1000～1200℃，合成时间均为24小时；

第二步：缓慢冷却，在真空石英管内将熔炼合成后的Zn₄Sb₃和Cu₅Zn₃合金随炉冷却至室温；

第三步：按照Zn₄Sb₃与Cu₅Zn₃为200:1的摩尔比配比(Zn₄Sb₃)₂₀₀(Cu₅Zn₃)材料，再次放在真空石英管内熔炼合成；熔炼合成温度为1000~1200℃，合成时间为24小时，将(Zn₄Sb₃)₂₀₀(Cu₅Zn₃)铸锭缓冷到700～900℃后立即在水中淬火；

第四步：烧结，将经过淬火后的铸锭粉碎、球磨，球磨后的粉末经放电等离子火花烧结（SPS）成形，制成块体；烧结温度为350～550℃，烧结压力30～50MPa，保温时间3～8分钟，择优烧结温度为450℃，烧结压力40为MPa，保温时间为5分钟；

第五步：烧结后的块体材料再次封装在玻璃管内退火20～28小时，退火前在玻璃管内放些少量的Zn颗粒，以减少块体中Zn挥发，退火温度350～550℃，择优退火温度450℃，保温时间24小时。

3.根据权利要求1所述的具有二次相组织结构的Zn-Sb基热电材料制备方法，其特征是所述的Zn-Sb基热电材料的内部萌生出白色树根状形貌的ZnSb二次相。