元素參雜對(duì)自蔓延合成β-FeSi2的影響.pdf

1、熱電材料是一種能實(shí)現(xiàn)熱電轉(zhuǎn)換的功能材料，利用該材料不僅可以使汽車尾氣、地?zé)?、太?yáng)能等低品位熱源發(fā)電，而且可以實(shí)現(xiàn)電的靜態(tài)制冷。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，當(dāng)今社會(huì)發(fā)展迅速，隨著能源與環(huán)境危機(jī)的日益加劇，作為適應(yīng)綠色環(huán)保主題的熱電材料，以其質(zhì)量輕、體積小、無(wú)傳動(dòng)部件、無(wú)噪音、壽命長(zhǎng)、運(yùn)行精確可靠等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注。在眾多鐵硅化合物中，β-FeSi2作為一種新型熱電材料更引人注目，其具有高抗氧化性、原料來(lái)源豐富、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，已經(jīng)受到越來(lái)越多材料工作

2、者的關(guān)注。
　　 本文采用自蔓延高溫合成結(jié)合后續(xù)熱處理工藝來(lái)制備熱電材料β-FeSi2。以Fe粉、Si粉、KNO3為原料，并且固定Fe粉和Si粉以原子比為1∶2.5。球磨混料壓坯后進(jìn)行自蔓延高溫合成，然后將合成的產(chǎn)物進(jìn)行熱處理，熱處理?xiàng)l件選定為溫度750℃、時(shí)間3h。主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行研究:1.對(duì)比分析摻雜不同含量的錳對(duì)最終合成產(chǎn)物物相的影響，探究出合適的摻雜比例;2.研究摻雜不同比例的銅對(duì)合成反應(yīng)產(chǎn)物的影響，確定出合理的添

3、加比例;3.研究分散劑的加入對(duì)混料后物料的影響以及與原始物料利用率的關(guān)系，探究分散劑的加入對(duì)最終合成產(chǎn)物相組成是否存在一定的影響。
　　 研究結(jié)果表明:1.自蔓延高溫合成得到產(chǎn)物呈α-Fe2Si5單相，未有β相產(chǎn)生，熱處理可以使α相轉(zhuǎn)變?yōu)棣孪?摻雜適量Mn可以使產(chǎn)物中β相的相對(duì)含量增加，但是產(chǎn)物中仍有α-Fe2Si5存在，過(guò)量Mn的加入不會(huì)使得α相向β相的轉(zhuǎn)化率提高，反而會(huì)使α相的相對(duì)含量增加;2.添加適量的Cu可以使熱處理產(chǎn)物

4、中β相產(chǎn)率提高，添加0.6％Cu時(shí)產(chǎn)物中只有少量的α-Fe2Si5存在;而同時(shí)摻入1.0％Mn和0.6％Cu并經(jīng)過(guò)熱處理后，可以完全消除α相，β相峰值達(dá)到最高，α-Fe2Si5完全轉(zhuǎn)變?yōu)棣?FeSi2;3.分散劑的加入可使原始粉料混合的更加均勻，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達(dá)80％，加入分散劑對(duì)最終產(chǎn)物的相組成影響甚小，添加1.0％硬脂酸作為分散劑的試樣物料混合的最均勻，粉末顆粒也最小，從而得到的合成球