微波快速合成-烧结制备ZrNiSn半赫斯勒热电合金

稀有金属, 2016, 45(6): 1565-1570.

微波快速合成-烧结制备ZrNiSn半赫斯勒热电合金

雷鹰 ^1, , 李雨 ^2, , 徐林 ^3, , 程诚 ^4, , 王蒙 ^5, , 万润东 ^6,

1.安徽工业大学,安徽马鞍山 243002;华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室,湖北武汉 430074

2.安徽工业大学,安徽马鞍山,243002

3.安徽工业大学,安徽马鞍山,243002

4.安徽工业大学,安徽马鞍山,243002

5.安徽工业大学,安徽马鞍山,243002

6.昆明理工大学,云南昆明,650504

基金项目: 国家自然科学基金(51304005,51574134,51574042,51304004) 华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室开放基金(P2016-14)

关键词：微波加热 , ZrNiSn半赫斯勒合金 , 固相合成 , 烧结 , 热电性能

Rapid Microwave Synthesis and Sintering of ZrNiSn Half-Heusler Thermoelectric Alloy

Keywords： microwave heating , ZrNiSn half-heusler alloy , solid-state synthesis , sintering , thermoelectric property

开展了ZrNiSn热电块体材料的微波快速合成-烧结研究,并对样品的物相组成、电性能、热性能、微观结构和综合热电性能进行了测试和表征分析.相组成分析表明,采用微波固相合成在4～5 min内即获得了单一相纯度很高的ZrNiSn合金,但存在少量杂质Sn;合成样品经30 min微波烧结后,部分Sn因二次反应而消除.电性能分析表明,电阻率较高为13.7～16.9μΩ·m,从而对功率因子产生较大影响,功率因子最高为1683 μW·m-1·K-2.热性能分析表明,ZrNiSn样品的热导率随着温度升高而降低,热导率最大为4.288 W·m-1·K-1,晶格热导率仅为2.86～3.96 W·m-1·K-1,热性能良好.微观结构分析表明,微波烧结抑制了ZrNiSn晶粒长大,ZrNiSn基体晶内和晶界分布有大量纳米晶粒,绝大部分属于晶内析出,且分布较均匀,少部分分布在晶界.综合热电性能ZT值随测试温度的增加显著上升,在573～673 K获得最大值0.25.

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