[發明專利]ZrNiSn基高熵熱電材料及其制備方法與熱電器件

在審

• 申請號: 201711213691.3
• 申請日: 2017-11-28
• 公開（公告）號: CN108048725A
• 公開（公告）日: 2018-05-18
• 發明（設計）人: 劉福生;龔波;敖偉琴;李均欽;張朝華
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: C22C30/04
• 分類號: C22C30/04;C22F1/16;C22C1/02
• 代理公司: 深圳中一專利商標事務所 44237
• 代理人: 左光明

1.一種ZrNiSn基高熵熱電材料，其特征在于：所述ZrNiSn基高熵熱電材料化學式為Zr1-xMxNi1-yCoySn1-zSbz；其中，所述x＝0.2～0.8，y＝0～0.2，z＝0～0.3，所述M包括V、Nb、Hf、Ti、Sc、Y、Ta、Mo元素中任意4-5種元素。

2.根據權利要求1所述的ZrNiSn基高熵熱電材料，其特征在于：所述M所示各元素在Zr位摩爾含量分別為4～20％。

3.根據權利要求1或2所述的ZrNiSn基高熵熱電材料，其特征在于：所述ZrNiSn基高熵熱電材料的分子式為Zr0.2M0.8NiSn，其中，M為等摩爾比的Sc、Ti、Hf、Nb；和/或

所述ZrNiSn基高熵熱電材料的分子式為Zr0.2M0.8NiSn，其中，M為等摩爾比的Sc、V、Hf、Nb；和/或

所述ZrNiSn基高熵熱電材料的分子式為Zr0.5M0.5NiSn，其中，M為等摩爾比的Sc、Ti、Hf、Ta。

4.根據權利要求1或2所述的ZrNiSn基高熵熱電材料，其特征在于：所述ZrNiSn基高熵熱電材料的粒徑為1-50μm；和/或

所述ZrNiSn基高熵熱電材料在溫度為600℃時的ZT值為1.2以上。

5.一種ZrNiSn基高熵熱電材料的制備方法，包括如下步驟：

按照Zr1-xMxNi1-yCoySn1-zSbz的化學計量比稱取各金屬源原料，其中，所述x＝0.2～0.8，y＝0～0.2，z＝0～0.3，所述M包括V、Nb、Hf、Ti、Sc、Y、Ta、Mo元素中任意4-5種元素；

將稱取的各金屬源原料在保護性氣氛中進行熔煉處理，后進行退火處理。

6.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于：所述熔煉處理為電弧熔煉處理或高頻熔煉處理或高頻結合電弧熔煉處理；和/或

所述M所示各元素在Zr位摩爾含量分別為4～20％。

7.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于：所述高頻熔煉法方法如下：

在保護性氣氛中，控制電流從100A至逐漸增大，直至各所述金屬源原料熔成液態且隨著電流形成的渦流一起旋轉；

所述電弧熔煉方法如下：在保護性氣氛中，在電流為50～150A下放電產生電弧對各金屬源原料加熱，直至各金屬源原料熔成液態；

所述高頻結合電弧熔煉處理方法如下：先將Ni、Sn金屬源原料采用高頻熔煉方法熔煉處理，其余金屬源原料采用電弧熔煉方法熔煉處理，再將熔煉處理后的原料進行混合處理，然后采用電弧熔煉方法熔煉處理。

8.根據權利要求5-7任一項所述的制備方法，其特征在于：所述熔煉處理的次數至少2-3次，且每次熔煉處理后，對熔煉處理的產物進行翻動處理；和/或

所述退火處理是將經所述熔煉處理后的熔煉物保持溫度為1000℃～1100下持續熱處理5～10天；和/或

待退火處理后，還包括將退化處理后的熔煉物進行研磨成粉后進行燒結處理的步驟。

9.根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于：燒結處理是采用放電等離子燒結處理。

10.一種熱電器件，其特征在于：所述熱電器件包括根據權利要求1-4任一項所述的ZrNiSn基高熵熱電材料或由權利要求5-9任一項所述的制備方法制備的ZrNiSn基高熵熱電材料。