自蔓延-熱壓工藝制備熱電材料β-FeSi2.pdf

1、熱電材料是一類能直接實現(xiàn)熱電轉(zhuǎn)換功能的材料，無需機械部件，無噪音，節(jié)約能源，因此受到人們的關(guān)注。其中β-FeSi2作為熱電材料，在世界能源危機日益顯現(xiàn)和人們致力于綠色能源開發(fā)的今天，對其的研究開發(fā)應(yīng)用有著重要的現(xiàn)實意義。它的特點是具有比較高的Seebeck系數(shù)，來源廣泛，價格低廉，高溫抗氧化性好，無毒以及高的工作溫度。由于β-FeSi2具備以上優(yōu)點，它有廣泛的應(yīng)用前景。
　　 本文采用自蔓延.熱壓工藝制備熱電材料p.FeSi2。

2、主要從以下幾個方面進行研究：
　　 1.對于自蔓延高溫合成(燃燒合成)的中間產(chǎn)物α-Fe2Si5在轉(zhuǎn)變?yōu)棣?FeSi2的過程中，熱壓時間固定為4min，探究不同的熱壓溫度和壓力對合成產(chǎn)物的影響，總結(jié)最合理的熱壓工藝參數(shù)；
　　 2.燃燒合成過程中為了使得產(chǎn)物只包含α-Fe2Si5，在配料階段通過改變硅的含量，研究燃燒合成產(chǎn)物相的組成，尋找最合理的鐵硅比例；
　　 3.對比分析不同的銅摻雜含量對合成產(chǎn)物的影響，探究

3、最佳摻雜比例；4.通過摻雜不同含量的鋁，分析不同含量下合成產(chǎn)物的相組成結(jié)構(gòu)及形貌。
　　 實驗結(jié)果表明：
　　 1.當鐵硅原子比為nFe：nSi=1:3，摻入0.50at％的Cu，熱壓時間定為4min，熱壓溫度為720℃時，α-Fe2Si5已經(jīng)基本轉(zhuǎn)變?yōu)棣?FeSi2，到800℃時部分β相重新轉(zhuǎn)變?yōu)棣?Fe2Si5，且壓力的提高有助于β-FeSi2生成和致密度的提高；
　　 2.當鐵、硅原子比例為1:2.5時，燃

4、燒合成的球粒狀產(chǎn)物只包含α-Fe2Si5，消除了ε-FeSi相；利用酒精在超聲波清洗儀中清洗燃燒合成球粒狀產(chǎn)物時，如果清洗不夠充分，熔渣中的ε-FeSi粘附于球粒上，會導致β-FeSi2合成過程中ε相剩余；
　　 3.在利用共析反應(yīng)α→β+Si生成β-FeSi2的過程中，少量Cu的摻入可以明顯提高反應(yīng)速度，并且隨著Cu含量的增加，反應(yīng)速度隨之提高，由斷口SEM形貌可見，反應(yīng)生成了大小均勻的β-FeSi2微粒，而生成的Si彌散分布