燃烧合成法制备ZrNiSn半哈斯勒热电材料

来源期刊：稀有金属2019年第4期

论文作者：张贺 李江涛 丁发柱 屈飞 李辉 古宏伟

文章页码：337 - 342

关键词：热电材料;燃烧合成;ZrNiSn半哈斯勒合金;热电性能;

摘    要：利用燃烧合成法结合放电等离子烧结（SPS）技术在1 h内实现了ZrNiSn热电材料的制备,对样品的晶体结构、物相组成、微观结构以及热电性能进行了研究。晶体结构和物相分析结果表明,利用燃烧合成法制备了存在少量ZrNi₂Sn, Ni₃Sn₄等杂相的ZrNiSn合金材料。随着合金成分中Sn含量减少, Ni₃Sn₄相消失。微观结构分析结果显示,快速制备的ZrNiSn样品中的晶粒尺寸小于10μm,母相中会生成纳米晶粒和晶界,有利于增强声子散射。SPS处理后, ZrNiSn晶粒尺寸没有长大。热性能分析结果表明,随着温度的升高, ZrNiSn_0.95样品的热导率最小值为5.5 W·m^-1·K^-1。室温下, ZrNiSn样品的电导率最大为2.3×10⁵ S·m^-1,但由于对其Seebeck系数影响较大,因此制备的ZrNiSn基样品的功率因子没有显著提高。热电性能随着温度的增加而显著增加, 923 K时,利用燃烧合成法结合SPS技术制备的ZrNiSn_0.95样品的ZT值达到最大0.6。由于缩短了材料制备周期和降低了能源消耗,为高效、经济制备半哈斯勒热电材料提供了一种新的途径。