一种Ce_yFe₄Sb₁₂/Ca₃Co₄O₉（y=0.8～1.2）基块体梯度热电材料的制备方法

摘要

本发明公开了一种CeyFe4Sb12/Ca3Co4O9(y＝0.8～1.2)基块体梯度热电材料的制备方法，具体方法是：首先合成Ca3Co4O9块体材料，将其表面打磨干净后置于石墨模具中，在上面平铺(也可不铺)上一层金属过渡层，如Ni，Ti，Ag，压实，再平铺上CeyFe4Sb12(y＝0.8～1.2)粉末，压实，然后在真空气氛下600～620℃进行放电等离子烧结，制得块体梯度烧结材料。该方法具有烧结工艺简单、快速的特点，得到的CeyFe4Sb12/Ca3Co4O9(y＝0.8～1.2)基梯度热电材料界面洁净，结合强度高，可广泛应用于中、高温区废气、废热发电领域。

主权项

一种CeyFe4Sb12/Ca3Co4O9(y＝0.8～1.2)基梯度热电材料的制备方法，采用的是分步放电等离子烧结(SPS)工艺，其特征在于，包括以下步骤：1)Ca3Co4O9块体的制备：首先按化学式Ca3Co4O9计量比溶解Ca(NO3)2·2H2O、Co(NO3)2·2H2O于柠檬酸去离子水溶液中，80～95℃下不断搅拌至生成凝胶，之后于120℃干燥得前驱凝胶，再以4～5℃/分钟速率升温到800～900℃煅烧5h制得Ca3Co4O9氧化物粉末；将粉末装入石墨模具，放到SPS烧结炉中升温到800～900℃烧结，升温速率为90～150℃/分钟，保温5～10分钟，压力为30～50Mpa得到块体。2)CeyFe4Sb12(y＝0.8～1.2)粉末的制备：将稀土Ce和Fe元素按化学式CeyFe4Sb12(y＝0.8～1.2)的计量比置于感应熔炼炉中，充入氩气保护，熔炼四次使之均匀，然后将其破碎，与Sb一起装入石英管中，抽真空，然后把石英管密封。先以15℃/小时速率升到730℃并保温12小时，然后再继续升温到900～1000℃保温1～2小时。之后迅速取出空冷到室温，再于600℃退火3～5天。将退火后的铸锭于氩气气氛的手套箱中取出装入球磨机球磨0.5～1小时，得到粉末。3)将步骤1)制得的块体表面经砂纸打磨干净后，置于石墨模具中，在其上面平铺一层过渡层，压实；然后再将步骤2)制得的粉末平铺于过渡层上，压实，置于SPS烧结炉中升温到600～620℃烧结5～10分钟，保温5～10分钟，压力为50Mpa，得到块体梯度热电材料。