JPH0955542A - 熱電変換材料の製造方法 - Google Patents
熱電変換材料の製造方法Info
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- JPH0955542A JPH0955542A JP7205517A JP20551795A JPH0955542A JP H0955542 A JPH0955542 A JP H0955542A JP 7205517 A JP7205517 A JP 7205517A JP 20551795 A JP20551795 A JP 20551795A JP H0955542 A JPH0955542 A JP H0955542A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 同一の化学組成を有する熱電変換材料の性能
指数を高める。 【解決手段】 同一の化学組成を有し、かつ結晶粒径が
互いに著しく異なる粉体を所定の割合で混合し、混合粉
末を焼結して熱電変換材料を得る。
指数を高める。 【解決手段】 同一の化学組成を有し、かつ結晶粒径が
互いに著しく異なる粉体を所定の割合で混合し、混合粉
末を焼結して熱電変換材料を得る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は熱電変換材料の製
造方法に関し、さらに詳細にいえば、熱電冷却素子、熱
電発電素子などの熱電変換素子の素材である熱電変換材
料の製造方法に関する。
造方法に関し、さらに詳細にいえば、熱電冷却素子、熱
電発電素子などの熱電変換素子の素材である熱電変換材
料の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、熱電変換素子を製造するため
に用いられる熱電変換材料として、多結晶材料を採用
し、熱電変換性能を改善する方法が提案され、研究され
ている。また、熱電変換材料の性能は、数１で定義され
る性能指数Ｚで表され、Ｚが大きいほど変換性能が優れ
た材料であることが知られている。ただし、数１におい
て、αはゼーベック係数、ρは電気抵抗率、κは熱伝導
率である。
に用いられる熱電変換材料として、多結晶材料を採用
し、熱電変換性能を改善する方法が提案され、研究され
ている。また、熱電変換材料の性能は、数１で定義され
る性能指数Ｚで表され、Ｚが大きいほど変換性能が優れ
た材料であることが知られている。ただし、数１におい
て、αはゼーベック係数、ρは電気抵抗率、κは熱伝導
率である。
【０００３】
【数１】
【０００４】さらに、熱電変換材料として多結晶材料を
採用することにより、熱伝導率κを低減でき、性能指数
Ｚを増加できることも知られている。これらの原理に基
づいて、溶解凝固によって得られた塊状の材料を粉砕し
て粉末とした後に、この粉末を焼結して熱電変換材料を
得る方法（特開平３−１６２８１号公報参照）、および
所定の組成に秤量した元素粉末をメカニカロアロイング
法により合金粉末とした後、この合金粉末を焼結して熱
電変換材料を得る方法（特開平３−２４４１６７号公報
参照）が提案されている。
採用することにより、熱伝導率κを低減でき、性能指数
Ｚを増加できることも知られている。これらの原理に基
づいて、溶解凝固によって得られた塊状の材料を粉砕し
て粉末とした後に、この粉末を焼結して熱電変換材料を
得る方法（特開平３−１６２８１号公報参照）、および
所定の組成に秤量した元素粉末をメカニカロアロイング
法により合金粉末とした後、この合金粉末を焼結して熱
電変換材料を得る方法（特開平３−２４４１６７号公報
参照）が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、熱電変換材料
を多結晶体とした場合には、性能指数Ｚを決定する物性
のうち、電気抵抗率が増大するので、熱伝導率κの低減
を相殺することになり、性能指数Ｚを余り増加させるこ
とができない。したがって、粉末冶金法によって製造さ
れる熱電変換材料としては、電気抵抗率の増大を抑制す
るために、熱処理を行うなどの方法を用いて結晶粒径を
制御する必要があるが、このような制御は一般的にかな
り困難であり、しかも、余り高精度に結晶粒径を制御す
ることができない。この結果、多結晶材料の特質である
低熱伝導性を性能指数Ｚに十分に反映させることができ
ない。
を多結晶体とした場合には、性能指数Ｚを決定する物性
のうち、電気抵抗率が増大するので、熱伝導率κの低減
を相殺することになり、性能指数Ｚを余り増加させるこ
とができない。したがって、粉末冶金法によって製造さ
れる熱電変換材料としては、電気抵抗率の増大を抑制す
るために、熱処理を行うなどの方法を用いて結晶粒径を
制御する必要があるが、このような制御は一般的にかな
り困難であり、しかも、余り高精度に結晶粒径を制御す
ることができない。この結果、多結晶材料の特質である
低熱伝導性を性能指数Ｚに十分に反映させることができ
ない。
【０００６】
【発明の目的】この発明は上記の問題点に鑑みてなされ
たものであり、多結晶材料からなる粉末の結晶粒サイズ
を制御するための熱処理などを不要にすることができ、
しかも熱伝導率の低減および電気抵抗率の増大抑制を同
時に達成して性能指数が優れた熱電変換材料を製造する
方法を提供することを目的としている。
たものであり、多結晶材料からなる粉末の結晶粒サイズ
を制御するための熱処理などを不要にすることができ、
しかも熱伝導率の低減および電気抵抗率の増大抑制を同
時に達成して性能指数が優れた熱電変換材料を製造する
方法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１の熱電変換材料
の製造方法は、熱電変換材料を構成する化学元素を所定
組成に秤量後、溶解凝固させて塊状の熱電材料とした後
に粉砕して第１の粉末を得るとともに、メカニカルアロ
イング法によって同一組成の第２の粉末を得、両粉末を
所定割合で混合して混合粉末を得、混合粉末を焼結する
方法である。
の製造方法は、熱電変換材料を構成する化学元素を所定
組成に秤量後、溶解凝固させて塊状の熱電材料とした後
に粉砕して第１の粉末を得るとともに、メカニカルアロ
イング法によって同一組成の第２の粉末を得、両粉末を
所定割合で混合して混合粉末を得、混合粉末を焼結する
方法である。
【０００８】請求項２の熱電変換材料の製造方法は、熱
電変換材料を構成する化学元素を所定組成に秤量後、メ
カニカルアロイング法によって第１の粉末を得るととも
に、メカニカルアロイング法によって同一組成、かつ第
１の粉末の粒径と著しく異なる粒径の第２の粉末を得、
両粉末を所定割合で混合して混合粉末を得、混合粉末を
焼結する方法である。ここで、著しく大径の粉末を得る
ために、メカニカルアロイング法によって製造された粉
末を再結晶温度以上の高温に十分長時間保って結晶粒の
粗大化を行えばよい。
電変換材料を構成する化学元素を所定組成に秤量後、メ
カニカルアロイング法によって第１の粉末を得るととも
に、メカニカルアロイング法によって同一組成、かつ第
１の粉末の粒径と著しく異なる粒径の第２の粉末を得、
両粉末を所定割合で混合して混合粉末を得、混合粉末を
焼結する方法である。ここで、著しく大径の粉末を得る
ために、メカニカルアロイング法によって製造された粉
末を再結晶温度以上の高温に十分長時間保って結晶粒の
粗大化を行えばよい。
【０００９】
【作用】請求項１の熱電変換材料の製造方法であれば、
熱電変換材料を構成する化学元素を所定組成に秤量後、
溶解凝固させて塊状の熱電材料とした後に粉砕して第１
の粉末を得るとともに、メカニカルアロイング法によっ
て同一組成の第２の粉末を得、両粉末を所定割合で混合
して混合粉末を得、混合粉末を焼結するのであるから、
第１の粉末と、第１の粉末に対して著しく結晶粒径が小
さい第２の粉末とを所定割合で混合して焼結することに
起因して、熱電変換材料の熱伝導率の低減および電気抵
抗率の増大抑制を同時に達成し、ひいては熱電変換材料
の性能指数を増加させることができる。
熱電変換材料を構成する化学元素を所定組成に秤量後、
溶解凝固させて塊状の熱電材料とした後に粉砕して第１
の粉末を得るとともに、メカニカルアロイング法によっ
て同一組成の第２の粉末を得、両粉末を所定割合で混合
して混合粉末を得、混合粉末を焼結するのであるから、
第１の粉末と、第１の粉末に対して著しく結晶粒径が小
さい第２の粉末とを所定割合で混合して焼結することに
起因して、熱電変換材料の熱伝導率の低減および電気抵
抗率の増大抑制を同時に達成し、ひいては熱電変換材料
の性能指数を増加させることができる。
【００１０】請求項２の熱電変換材料の製造方法であれ
ば、熱電変換材料を構成する化学元素を所定組成に秤量
後、メカニカルアロイング法によって第１の粉末を得る
とともに、メカニカルアロイング法によって同一組成、
かつ第１の粉末の粒径と著しく異なる粒径の第２の粉末
を得、両粉末を所定割合で混合して混合粉末を得、混合
粉末を焼結するのであるから、一方の粉末と、一方の粉
末に対して著しく結晶粒径が小さい他方の粉末とを所定
割合で混合して焼結することに起因して、熱電変換材料
の熱伝導率の低減および電気抵抗率の増大抑制を同時に
達成し、ひいては熱電変換材料の性能指数を増加させる
ことができる。
ば、熱電変換材料を構成する化学元素を所定組成に秤量
後、メカニカルアロイング法によって第１の粉末を得る
とともに、メカニカルアロイング法によって同一組成、
かつ第１の粉末の粒径と著しく異なる粒径の第２の粉末
を得、両粉末を所定割合で混合して混合粉末を得、混合
粉末を焼結するのであるから、一方の粉末と、一方の粉
末に対して著しく結晶粒径が小さい他方の粉末とを所定
割合で混合して焼結することに起因して、熱電変換材料
の熱伝導率の低減および電気抵抗率の増大抑制を同時に
達成し、ひいては熱電変換材料の性能指数を増加させる
ことができる。
【００１１】さらに詳細に説明する。多結晶熱電変換材
料粉末においては、結晶粒径を制御することによって、
化学組成を代えることなく熱電変換特性を制御すること
が可能である。ここで、結晶粒径の微細化は、材料の熱
伝導率を減少させ、電気抵抗率を増加させ、ゼーベック
係数を増大させる。
料粉末においては、結晶粒径を制御することによって、
化学組成を代えることなく熱電変換特性を制御すること
が可能である。ここで、結晶粒径の微細化は、材料の熱
伝導率を減少させ、電気抵抗率を増加させ、ゼーベック
係数を増大させる。
【００１２】この原理を用いて多様な特性の熱電変換材
料を製造するに当って、大きな結晶粒径を持つ熱電変換
材料粉末の製造は、次の方法により行うことができる。
すなわち、溶解凝固によって製造された塊状の熱電変換
材料は結晶の完全性が高い組織になっており、これを粉
砕して粉体粒度を調製することにより、結晶粒径と粉体
粒度とがほぼ等しい熱電変換材料粉末を製造することが
できる。逆に、極めて微細な結晶粒径を持つ熱電変換材
料粉末の製造は、次の方法により行うことができる。す
なわち、メカニカルアロイング法により、材料成分元素
の機械的混合により合金化を行うことにより製造するこ
とができる。この方法によって、溶解凝固粉（前者の方
法により得られた粉末）と比較して数百分の１のサイズ
の微細な結晶粒組織が得られる。
料を製造するに当って、大きな結晶粒径を持つ熱電変換
材料粉末の製造は、次の方法により行うことができる。
すなわち、溶解凝固によって製造された塊状の熱電変換
材料は結晶の完全性が高い組織になっており、これを粉
砕して粉体粒度を調製することにより、結晶粒径と粉体
粒度とがほぼ等しい熱電変換材料粉末を製造することが
できる。逆に、極めて微細な結晶粒径を持つ熱電変換材
料粉末の製造は、次の方法により行うことができる。す
なわち、メカニカルアロイング法により、材料成分元素
の機械的混合により合金化を行うことにより製造するこ
とができる。この方法によって、溶解凝固粉（前者の方
法により得られた粉末）と比較して数百分の１のサイズ
の微細な結晶粒組織が得られる。
【００１３】上述の２種類の、同一化学組成でありなが
ら非常に結晶粒径が異なる熱電変換材料は、それぞれの
単相状態において互いに異なる物性を示す。すなわち、
前者の熱電変換材料粉末の焼結体は、後者のそれに比べ
て熱伝導率が高く、その反面、電気抵抗率が低く、ゼー
ベック係数が低い。しかしながら、これらの基本的物性
から計算される性能指数は、何れの熱電変換材料につい
てもほぼ同じ値になる。
ら非常に結晶粒径が異なる熱電変換材料は、それぞれの
単相状態において互いに異なる物性を示す。すなわち、
前者の熱電変換材料粉末の焼結体は、後者のそれに比べ
て熱伝導率が高く、その反面、電気抵抗率が低く、ゼー
ベック係数が低い。しかしながら、これらの基本的物性
から計算される性能指数は、何れの熱電変換材料につい
てもほぼ同じ値になる。
【００１４】しかし、これらの互いに同一の化学組成で
ありながら結晶粒径が互いに非常に異なる粉末材料を混
合して混合焼結体を製造し、熱電変換素子材料として利
用する場合、材料の熱電変換特性を決定する個々の基本
的物性である熱伝導率、電気抵抗率、ゼーベック係数
は、２種類の熱電変換材料粉末の混合比率（複合比率）
に対してそれぞれ互いに異なる変化挙動を示すことを本
件発明者は見出した。すなわち、熱伝導率は複合比率に
ほぼ比例して変化し、電気抵抗率は、複合比率に対して
非線形の変化を示し、ある値を堰値として急峻な変化を
示す傾向がある。ゼーベック係数はやはり非線形の複合
比率依存性を持つ。
ありながら結晶粒径が互いに非常に異なる粉末材料を混
合して混合焼結体を製造し、熱電変換素子材料として利
用する場合、材料の熱電変換特性を決定する個々の基本
的物性である熱伝導率、電気抵抗率、ゼーベック係数
は、２種類の熱電変換材料粉末の混合比率（複合比率）
に対してそれぞれ互いに異なる変化挙動を示すことを本
件発明者は見出した。すなわち、熱伝導率は複合比率に
ほぼ比例して変化し、電気抵抗率は、複合比率に対して
非線形の変化を示し、ある値を堰値として急峻な変化を
示す傾向がある。ゼーベック係数はやはり非線形の複合
比率依存性を持つ。
【００１５】基本的物性の複合比率依存性が互いに異な
ることを利用すると、熱電変換の性能指数は各単相材料
よりも複合焼結体の方が高くなり得る。すなわち、結晶
粒径の大きい粉末に対して結晶粒径が著しく小さい粉末
を少量加えた複合粉末を焼結すれば、得られた焼結体の
電気抵抗率は低電気抵抗である前者の粉末の特性を反映
して低抵抗に保たれる。その一方、焼結体の熱伝導率は
添加された後者の粉末の特性を反映して低減される。ゼ
ーベック係数は、両粉末の複合により若干増加する。こ
のため、性能指数は単相材料のそれよりも高い値にな
る。
ることを利用すると、熱電変換の性能指数は各単相材料
よりも複合焼結体の方が高くなり得る。すなわち、結晶
粒径の大きい粉末に対して結晶粒径が著しく小さい粉末
を少量加えた複合粉末を焼結すれば、得られた焼結体の
電気抵抗率は低電気抵抗である前者の粉末の特性を反映
して低抵抗に保たれる。その一方、焼結体の熱伝導率は
添加された後者の粉末の特性を反映して低減される。ゼ
ーベック係数は、両粉末の複合により若干増加する。こ
のため、性能指数は単相材料のそれよりも高い値にな
る。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、添付図面によってこの発明
の実施の態様を詳細に説明する。図１はこの発明の熱電
変換材料の製造方法の一実施態様を説明するフローチャ
ートである。ステップＳＰ１において、熱電変換材料を
構成する化学元素を所定組成に秤量して熱電変換材料粉
末を得、ステップＳＰ２において熱電変換材料粉末を溶
解凝固させて塊状の熱電変換材料を得、ステップＳＰ３
において塊状の熱電変換材料を粉砕して大きい結晶粒径
の第１の粉末を得、ステップＳＰ４において熱電変換材
料粉末に対してメカニカルアロイング法（従来公知の方
法）を適用して第１の粉末よりも著しく結晶粒径が小さ
い第２の粉末を得、ステップＳＰ５において第１の粉末
と第２の粉末とを所定の割合で混合して混合粉末を得、
ステップＳＰ６において混合粉末を焼結して熱電変換材
料を製造する。なお、ステップＳＰ４の処理をステップ
ＳＰ２の処理の前に行うこと、ステップＳＰ２、ステッ
プＳＰ３の処理と並行して行うことも可能である。ま
た、第１の粉末の結晶粒径が第２の粉末の結晶粒径の数
十倍以上であればよいが、１００〜２００倍程度である
ことが好ましい。
の実施の態様を詳細に説明する。図１はこの発明の熱電
変換材料の製造方法の一実施態様を説明するフローチャ
ートである。ステップＳＰ１において、熱電変換材料を
構成する化学元素を所定組成に秤量して熱電変換材料粉
末を得、ステップＳＰ２において熱電変換材料粉末を溶
解凝固させて塊状の熱電変換材料を得、ステップＳＰ３
において塊状の熱電変換材料を粉砕して大きい結晶粒径
の第１の粉末を得、ステップＳＰ４において熱電変換材
料粉末に対してメカニカルアロイング法（従来公知の方
法）を適用して第１の粉末よりも著しく結晶粒径が小さ
い第２の粉末を得、ステップＳＰ５において第１の粉末
と第２の粉末とを所定の割合で混合して混合粉末を得、
ステップＳＰ６において混合粉末を焼結して熱電変換材
料を製造する。なお、ステップＳＰ４の処理をステップ
ＳＰ２の処理の前に行うこと、ステップＳＰ２、ステッ
プＳＰ３の処理と並行して行うことも可能である。ま
た、第１の粉末の結晶粒径が第２の粉末の結晶粒径の数
十倍以上であればよいが、１００〜２００倍程度である
ことが好ましい。
【００１７】したがって、この方法により製造された熱
電変換材料は、単相の粉末から製造された熱電変換材料
と比較して性能指数が大きくなる。
電変換材料は、単相の粉末から製造された熱電変換材料
と比較して性能指数が大きくなる。
【００１８】
【実施例】７．５原子％のアンチモンを含むビスマス−
アンチモン系熱電半導体を製造する場合について以下に
説明する。結晶粒径が互いに異なる２種類の熱電半導体
粉末を、溶解凝固材料の粉砕、およびメカニカルアロイ
ングのそれぞれの手法により製造した。
アンチモン系熱電半導体を製造する場合について以下に
説明する。結晶粒径が互いに異なる２種類の熱電半導体
粉末を、溶解凝固材料の粉砕、およびメカニカルアロイ
ングのそれぞれの手法により製造した。
【００１９】メカニカルアロイング法による粉末の製造
は次のようにして行った。平均粒径６２μｍのビスマス
粉末と平均粒径５５μｍのアンチモン粉末を、７．５原
子％アンチモンの混合比率になるように、内径７０ｍ
ｍ、長さ１３５ｍｍのステンレスミル容器中に、体積充
填率５０％のスチールボールと共に、アルゴンガス封入
し、毎分１１０回転で２４時間の転動ボールミリングを
行った。出発原料は市販試薬｛高純度化学研究所（株）
製造｝であり、純度は９９．９９９％である。ミリング
後に得られた粉末は完全に固溶体化しており、ミリング
中に容器側面とミリングボールから混入した不純物は、
微量の鉄、クロムであり、その総計は１００ＰＰＭ以下
であった。この粉末を、直径１５ｍｍ、厚さ４ｍｍの圧
粉体に形成し、アルゴン＋５％水素気流中において、温
度５４３Ｋ、加圧力７０ＭＰａで１時間焼結することに
よって、緻密な焼結体を得ることができた。焼結体の結
晶粒径は０．２μｍ程度であった。
は次のようにして行った。平均粒径６２μｍのビスマス
粉末と平均粒径５５μｍのアンチモン粉末を、７．５原
子％アンチモンの混合比率になるように、内径７０ｍ
ｍ、長さ１３５ｍｍのステンレスミル容器中に、体積充
填率５０％のスチールボールと共に、アルゴンガス封入
し、毎分１１０回転で２４時間の転動ボールミリングを
行った。出発原料は市販試薬｛高純度化学研究所（株）
製造｝であり、純度は９９．９９９％である。ミリング
後に得られた粉末は完全に固溶体化しており、ミリング
中に容器側面とミリングボールから混入した不純物は、
微量の鉄、クロムであり、その総計は１００ＰＰＭ以下
であった。この粉末を、直径１５ｍｍ、厚さ４ｍｍの圧
粉体に形成し、アルゴン＋５％水素気流中において、温
度５４３Ｋ、加圧力７０ＭＰａで１時間焼結することに
よって、緻密な焼結体を得ることができた。焼結体の結
晶粒径は０．２μｍ程度であった。
【００２０】メカニカルアロイング法による場合と同じ
組成の溶解凝固材料を粉砕した粉末には、純度９９．９
９９％、結晶粒径１５０μｍ以下の市販粉末｛高純度化
学研究所（株）製造｝を使用した。これらの２種類の供
試粉末を、前者の粉末の複合比率がそれぞれ３０％、７
０％となるように秤量し、アルミナ乳鉢で５分間軽く混
合して複合粉末を調製した。これらの複合粉末を前述の
加圧焼結条件と同一の条件で焼結し、緻密な焼結体を製
造した。また、前者の粉末の単相、後者の粉末の単相に
ついても、前述の加圧焼結条件と同一の条件で焼結し、
緻密な焼結体を製造した。
組成の溶解凝固材料を粉砕した粉末には、純度９９．９
９９％、結晶粒径１５０μｍ以下の市販粉末｛高純度化
学研究所（株）製造｝を使用した。これらの２種類の供
試粉末を、前者の粉末の複合比率がそれぞれ３０％、７
０％となるように秤量し、アルミナ乳鉢で５分間軽く混
合して複合粉末を調製した。これらの複合粉末を前述の
加圧焼結条件と同一の条件で焼結し、緻密な焼結体を製
造した。また、前者の粉末の単相、後者の粉末の単相に
ついても、前述の加圧焼結条件と同一の条件で焼結し、
緻密な焼結体を製造した。
【００２１】図２から図５に、これらの焼結体の示す物
性値の、複合組成依存率を示す。なお、図２はゼーベッ
ク係数を示しており、前者の粉末の複合比率（添加量）
を増加させるにしたがって漸増していることが分かる。
図３は電気抵抗率を示しており、前者の粉末の複合比率
（添加量）を所定の堰値以上にすることにより急激に増
加していることが分かる。図４は熱伝導率を示してお
り、前者の粉末の複合比率（添加量）にほぼ比例して減
少していることが分かる。図５は図２から図４の物性値
から計算される性能指数を示しており、複合焼結体の性
能指数が単相材料の焼結体の性能指数よりも高くなるこ
とが分かる。
性値の、複合組成依存率を示す。なお、図２はゼーベッ
ク係数を示しており、前者の粉末の複合比率（添加量）
を増加させるにしたがって漸増していることが分かる。
図３は電気抵抗率を示しており、前者の粉末の複合比率
（添加量）を所定の堰値以上にすることにより急激に増
加していることが分かる。図４は熱伝導率を示してお
り、前者の粉末の複合比率（添加量）にほぼ比例して減
少していることが分かる。図５は図２から図４の物性値
から計算される性能指数を示しており、複合焼結体の性
能指数が単相材料の焼結体の性能指数よりも高くなるこ
とが分かる。
【００２２】図６はこの発明の熱電変換材料の製造方法
の他の実施態様を説明するフローチャートである。ステ
ップＳＰ１において、熱電変換材料を構成する化学元素
を所定組成に秤量して熱電変換材料粉末を得、ステップ
ＳＰ２において熱電変換材料粉末に対してメカニカルア
ロイング法を適用して結晶粒径が小さい第２の粉末を
得、ステップＳＰ３において第２の粉末の一部を再結晶
温度以上の高温に所定時間保持し続けることにより、第
２の粉末よりも結晶粒径が著しく大きい第１の粉末を製
造し、ステップＳＰ４において第１の粉末と第２の粉末
とを所定の割合で混合して混合粉末を得、ステップＳＰ
５において混合粉末を焼結して熱電変換材料を製造す
る。なお、第１の粉末の結晶粒径が第２の粉末の結晶粒
径の数十倍以上であればよいが、１００〜２００倍程度
であることが好ましい。したがって、第１の粉末の結晶
粒径が第２の粉末の結晶粒径に対して上記の関係になる
ように、再結晶温度以上の高温に保持し続ける時間を設
定する。
の他の実施態様を説明するフローチャートである。ステ
ップＳＰ１において、熱電変換材料を構成する化学元素
を所定組成に秤量して熱電変換材料粉末を得、ステップ
ＳＰ２において熱電変換材料粉末に対してメカニカルア
ロイング法を適用して結晶粒径が小さい第２の粉末を
得、ステップＳＰ３において第２の粉末の一部を再結晶
温度以上の高温に所定時間保持し続けることにより、第
２の粉末よりも結晶粒径が著しく大きい第１の粉末を製
造し、ステップＳＰ４において第１の粉末と第２の粉末
とを所定の割合で混合して混合粉末を得、ステップＳＰ
５において混合粉末を焼結して熱電変換材料を製造す
る。なお、第１の粉末の結晶粒径が第２の粉末の結晶粒
径の数十倍以上であればよいが、１００〜２００倍程度
であることが好ましい。したがって、第１の粉末の結晶
粒径が第２の粉末の結晶粒径に対して上記の関係になる
ように、再結晶温度以上の高温に保持し続ける時間を設
定する。
【００２３】したがって、この方法により製造された熱
電変換材料は、単相の粉末から製造された熱電変換材料
と比較して性能指数が大きくなる。
電変換材料は、単相の粉末から製造された熱電変換材料
と比較して性能指数が大きくなる。
【００２４】
【発明の効果】請求項１の発明は、第１の粉末と、第１
の粉末に対して著しく結晶粒径が小さい第２の粉末とを
所定割合で混合して焼結することに起因して、熱電変換
材料の熱伝導率の低減および電気抵抗率の増大抑制を同
時に達成し、ひいては熱電変換材料の性能指数を増加さ
せることができるという特有の効果を奏する。
の粉末に対して著しく結晶粒径が小さい第２の粉末とを
所定割合で混合して焼結することに起因して、熱電変換
材料の熱伝導率の低減および電気抵抗率の増大抑制を同
時に達成し、ひいては熱電変換材料の性能指数を増加さ
せることができるという特有の効果を奏する。
【００２５】請求項２の発明は、一方の粉末と、一方の
粉末に対して著しく結晶粒径が小さい他方の粉末とを所
定割合で混合して焼結することに起因して、熱電変換材
料の熱伝導率の低減および電気抵抗率の増大抑制を同時
に達成し、ひいては熱電変換材料の性能指数を増加させ
ることができるという特有の効果を奏する。
粉末に対して著しく結晶粒径が小さい他方の粉末とを所
定割合で混合して焼結することに起因して、熱電変換材
料の熱伝導率の低減および電気抵抗率の増大抑制を同時
に達成し、ひいては熱電変換材料の性能指数を増加させ
ることができるという特有の効果を奏する。
【図１】この発明の熱電変換材料の製造方法の一実施態
様を説明するフローチャートである。
様を説明するフローチャートである。
【図２】焼結体の示すゼーベック係数の、複合組成依存
率を示す図である。
率を示す図である。
【図３】焼結体の示す電気抵抗率の、複合組成依存率を
示す図である。
示す図である。
【図４】焼結体の示す熱伝導率の、複合組成依存率を示
す図である。
す図である。
【図５】ゼーベック係数、電気抵抗率、熱伝導率に基づ
いて計算される性能指数の、複合組成依存率を示す図で
ある。
いて計算される性能指数の、複合組成依存率を示す図で
ある。
【図６】この発明の熱電変換材料の製造方法の他の実施
態様を説明するフローチャートである。
態様を説明するフローチャートである。
Claims (2)
- 【請求項１】 熱電変換材料を構成する化学元素を所定
組成に秤量後、溶解凝固させて塊状の熱電材料とした後
に粉砕して第１の粉末を得るとともに、メカニカルアロ
イング法によって同一組成の第２の粉末を得、両粉末を
所定割合で混合して混合粉末を得、混合粉末を焼結する
ことを特徴とする熱電変換材料の製造方法。 - 【請求項２】 熱電変換材料を構成する化学元素を所定
組成に秤量後、メカニカルアロイング法によって第１の
粉末を得るとともに、メカニカルアロイング法によって
同一組成、かつ第１の粉末の粒径と著しく異なる粒径の
第２の粉末を得、両粉末を所定割合で混合して混合粉末
を得、混合粉末を焼結することを特徴とする熱電変換材
料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7205517A JPH0955542A (ja) | 1995-08-11 | 1995-08-11 | 熱電変換材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7205517A JPH0955542A (ja) | 1995-08-11 | 1995-08-11 | 熱電変換材料の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0955542A true JPH0955542A (ja) | 1997-02-25 |
Family
ID=16508191
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7205517A Pending JPH0955542A (ja) | 1995-08-11 | 1995-08-11 | 熱電変換材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0955542A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102251283A (zh) * | 2011-07-12 | 2011-11-23 | 河南大学 | 一种高热电优值单晶锑化锌纳米梳子及其制备方法 |
| CN103215466A (zh) * | 2013-04-12 | 2013-07-24 | 武汉理工大学 | 一种机械合金化一步制备单相BiCuSeO热电材料粉体的方法 |
| WO2014030264A1 (ja) | 2012-08-21 | 2014-02-27 | Mabuchi Mahito | 熱電材料に伝熱量を低減し作業物質流は本来の熱電材料以上となる空間部分あるいは繋がった空間部分を含んだ熱電変換素子 |
| CN110249440A (zh) * | 2017-02-01 | 2019-09-17 | Lg伊诺特有限公司 | 热电烧结体及热电元件 |
-
1995
- 1995-08-11 JP JP7205517A patent/JPH0955542A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102251283A (zh) * | 2011-07-12 | 2011-11-23 | 河南大学 | 一种高热电优值单晶锑化锌纳米梳子及其制备方法 |
| WO2014030264A1 (ja) | 2012-08-21 | 2014-02-27 | Mabuchi Mahito | 熱電材料に伝熱量を低減し作業物質流は本来の熱電材料以上となる空間部分あるいは繋がった空間部分を含んだ熱電変換素子 |
| CN103215466A (zh) * | 2013-04-12 | 2013-07-24 | 武汉理工大学 | 一种机械合金化一步制备单相BiCuSeO热电材料粉体的方法 |
| CN110249440A (zh) * | 2017-02-01 | 2019-09-17 | Lg伊诺特有限公司 | 热电烧结体及热电元件 |
| CN110249440B (zh) * | 2017-02-01 | 2023-08-22 | Lg伊诺特有限公司 | 热电烧结体及热电元件 |
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