【摘 要】
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热电材料是一种能实现热电转换的功能材料,利用该材料不仅可以使汽车尾气、地热、太阳能等低品位热源发电,而且可以实现电的静态制冷。进入21世纪以来,当今社会发展迅速,随着能源
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热电材料是一种能实现热电转换的功能材料,利用该材料不仅可以使汽车尾气、地热、太阳能等低品位热源发电,而且可以实现电的静态制冷。进入21世纪以来,当今社会发展迅速,随着能源与环境危机的日益加剧,作为适应绿色环保主题的热电材料,以其质量轻、体积小、无传动部件、无噪音、寿命长、运行精确可靠等优点而备受关注。在众多铁硅化合物中,β-FeSi2作为一种新型热电材料更引人注目,其具有高抗氧化性、原料来源丰富、价格低廉等特点,已经受到越来越多材料工作者的关注。
本文采用自蔓延高温合成结合后续热处理工艺来制备热电材料β-FeSi2。以Fe粉、Si粉、KNO3为原料,并且固定Fe粉和Si粉以原子比为1∶2.5。球磨混料压坯后进行自蔓延高温合成,然后将合成的产物进行热处理,热处理条件选定为温度750℃、时间3h。主要从以下几个方面进行研究:1.对比分析掺杂不同含量的锰对最终合成产物物相的影响,探究出合适的掺杂比例;2.研究掺杂不同比例的铜对合成反应产物的影响,确定出合理的添加比例;3.研究分散剂的加入对混料后物料的影响以及与原始物料利用率的关系,探究分散剂的加入对最终合成产物相组成是否存在一定的影响。
研究结果表明:1.自蔓延高温合成得到产物呈α-Fe2Si5单相,未有β相产生,热处理可以使α相转变为β相;掺杂适量Mn可以使产物中β相的相对含量增加,但是产物中仍有α-Fe2Si5存在,过量Mn的加入不会使得α相向β相的转化率提高,反而会使α相的相对含量增加;2.添加适量的Cu可以使热处理产物中β相产率提高,添加0.6%Cu时产物中只有少量的α-Fe2Si5存在;而同时掺入1.0%Mn和0.6%Cu并经过热处理后,可以完全消除α相,β相峰值达到最高,α-Fe2Si5完全转变为β-FeSi2;3.分散剂的加入可使原始粉料混合的更加均匀,并且提高原始粉料的利用率,加入1.0%硬脂酸后原始粉料利用率可达80%,加入分散剂对最终产物的相组成影响甚小,添加1.0%硬脂酸作为分散剂的试样物料混合的最均匀,粉末颗粒也最小,从而得到的合成球珠产物的粒径也最小。
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