鎂-硅復合材料及其制造方法、以及采用該復合材料的熱電轉換材料、熱電轉換元件及熱...的制作方法

專利名稱：鎂-硅復合材料及其制造方法、以及采用該復合材料的熱電轉換材料、熱電轉換元件及熱 ...的制作方法
技術領域：
本發明涉及鎂-硅復合材料；熱電轉換材料、熱電轉換元件及熱電轉換模塊；以及鎂-硅復合材料的制造方法。
背景技術：
近年，隨著環境問題的發展，各種有效地利用各式各樣能源的方法正在研究中。特別是隨著工業廢棄物的增加，如何有效利用燃燒這些廢棄物時產生的余熱已成為一個課題。例如，在大型廢棄物燃燒設備中，通過利用余熱來產生 高壓蒸汽，利用這些蒸汽使蒸汽渦輪轉動而發電來回收余熱。然而，在占了廢棄物燃燒設備的大部分的中小型廢棄物燃燒設備中，因余熱的排放量少，無法采用利用蒸汽渦輪等來發電的余熱回收方法。作為能夠在這樣的中小型廢棄物燃燒設備中采用的利用余熱的發電方法，例如，提出了利用塞貝克效應或珀爾帖效應進行可逆的熱電轉換的采用熱電轉換材料、熱電轉換元件及熱電轉換模塊的方法。作為熱電轉換模塊，例如，可列舉圖I和圖2所示的模塊。在這種熱電轉換模塊中，熱傳導率小的η型半導體和P型半導體分別被作為η型熱電轉換部101和ρ型熱電轉換部102的熱電轉換材料來使用。并置的η型熱電轉換部101和ρ型熱電轉換部102的上端部分別設置了電極1015、1025，下端部分別設置了電極1016、1026。而且，其結構是，分別設置在η型熱電轉換部和ρ型熱電轉換部的上端部的電極1015、1025形成了連成一體的電極，同時，分別設置在η型熱電轉換部和ρ型熱電轉換部的下端部的電極1016、1026是分離的。在此，如圖I所示，通過對電極1015、1025側加熱，從電極1016、1026側放熱，電極1015、1025與電極1016、1026之間產生正的溫度差(Th-Tc)，通過熱激發載流子，ρ型熱電轉換部102成為比η型熱電轉換部101還高的高電位。這時，通過在電極1016和電極1026之間連接作為負載的電阻3，電流從ρ型熱電轉換部102向η型熱電轉換部101流動。另一方面，如圖2所示，通過用直流電源4使得直流電流從P型熱電轉換部102向η型熱電轉換部101流動而在電極1015、1025上發生吸熱作用，在電極1016、1026上發生發熱作用。同樣，通過使得直流電流從η型熱電轉換部101向ρ型熱電轉換部102流動而在電極1015、1025上發生放熱作用，在電極1016、1026上發生吸熱作用。作為熱電轉換模塊的其他例子，例如，可列舉圖3和圖4所示的模塊(例如參照專利文獻I)。在這種熱電轉換模塊中，只有熱傳導率小的η型半導體可用作熱電轉換材料。分別在η型熱電轉換部103的上端部設置電極1035，在下端部設置電極1036。在這種情況下，如圖3所示，通過對電極1035側進行加熱，從電極1036側放熱，電極1035與電極1036之間會產生正的溫度差(Th-Tc)，電極1035側獲得比電極1036側更高的電位。這時，通過在電極1035與電極1036之間連接作為負載的電阻3，電流從電極1035側向電極1036側流動。另一方面，如圖4所示，通過利用直流電源4使得直流電流從電極1036側經過η型熱電轉換部103向電極1035側流動，在電極1035上會發生吸熱作用，在電極1036上會發生放熱作用。同樣，通過利用直流電源4使得直流電流從電極1035側經過η型熱電轉換部103向電極1036流動，在電極1035上會發生放熱作用，在電極1036上會發生吸熱作用。像這樣能夠以極為簡單的結構來進行熱電轉換的熱電轉換元件，在現有技術中主要圍繞特殊用途開展應用。因此，一直以來，現有技術利用Bi-Te系、Co-Sb系、Ζη-Sb系、Pb-Te系、Ag-Sb-Ge-Te系等熱電轉換材料，進行利用燃料電池、汽車、鍋爐/焚燒爐/高爐等大約200°C至800°C左右的余熱源并將其轉換為電力的嘗試。然而，這樣的熱電轉換材料中含有有害物質，存在加重環境負擔的問題。 此外，作為用于高溫用途上的材料，已研究出了 B4C等含大量硼的硼化物、LaS等稀土金屬硫化物等，但以B4C或LaS等金屬間化合物為主體的非氧化物材料雖然在真空中能發揮比較高的性能，但存在高溫下會發生結晶相分離等在高溫區的穩定性差的問題。另一方面，也研究出了減少環境影響的含有Mg2Si (例如參照專利文獻2和3、非專利文獻I 3)、Mg2SihCx(例如參照非專利文獻4)等的silicide類(娃化物類)的金屬間化合物的材料。專利文獻I :特開平11-274578號公報專利文獻2 :特開2005-314805號公報專利文獻3 :特開2002-285274號公報非專利文獻I !Semiconducting Properties of Mg2Si Single CrystalsPhysical Review Vol. 109，No. 6，March 15，1958，p.1909-1915非專利文獻2:Seebeck Effect In Mg2Si Single Crystals J. Phys. Chem. SolidsProgram Press 1962. Vol. 23, pp.601-610非專利文獻3:Bulk Crystals Growth of Mg2Si by the vertical Bridgmanmethod Science Direct Thin Solid Films 461 (2004)86-89非專利文獻4 Thermoelectric Properties of Mg2Si Crystal Grown by theBridgeman method然而，包括含有上述Mg的硅化物類金屬間化合物的材料存在著熱電轉換性能低的問題，因此，包括含有Mg的硅化物類金屬間化合物的材料還未到實際應用于熱電轉換模塊的實用化程度。特別是，現有技術雖然已知含有Mg2Si的材料，但要適當調整這種含有Mg2Si的材料中的Mg和Si的含量有困難，因而沒有獲得具有特別高的熱電轉換性能的鎂-硅復合材料。因此，需要在含有Mg2Si的材料中適當調整Mg和Si的含量，以便得到具有高熱電轉換性能的鎂-硅復合材料。而且，關于專利文獻2中記載的鎂-硅復合材料，關于含有該鎂-硅復合材料的熱電特性，完全沒有研討。而根據本發明人研究探討的結果，專利文獻2所記載的鎂-硅復合材料不具有本發明所需要的鎂-硅復合材料的特性。鑒于以上的課題，本發明的目的是提供一種作為不加重環境負擔的金屬間化合物，同時可適于作為含有Mg2Si的熱電轉換模塊的材料而使用的鎂-硅復合材料，該鎂-硅復合材料具有良好的熱電轉換性能。

發明內容
本發明人等實現了在866K的無因次性能指數為O. 665以上的鎂-硅復合材料的制造，從而完成了本發明。具體地說，本發明提供以下的材料。[I] 一種在866K的無因次性能指數為O. 665以上、實際上不含摻雜物的鎂-硅復合材料。[I]所述的鎂-硅復合材料是Mg和Si的原子量比大約為2 : 1，在866K的無因次性能指數為O. 665以上，實際上不含摻雜物的材料。因此，例如當把鎂-硅復合材料用于熱電轉換模塊時，可得到高的熱電轉換性能。
在此，熱電轉換材料的熱電轉換性能通常根據下列公式(I)所表示的性能指數(單位κ-1)來評價。[數I]Z= α 2 σ / K... (I)[上式(I)中，α表示塞貝克系數，σ表示電導率，K表示熱導率。]將絕對溫度T乘以該性能指數所得的無因次化的值為無因次性能指數ΖΤ，在[I]所述的發明中，規定該無因次性能指數ZT為O. 665以上。并且，通常在熱電轉換材料中，以無因次性能指數在O. 5以上作為實用基準，具有塞貝克系數和電導率越高，或者熱導率越低，越能獲得性能指數及無因次性能指數大的熱電轉換材料的趨勢。[2]根據[I]所述的鎂-硅復合材料，其中，在管電壓40kV、管電流40mA條件下的X射線衍射中，2 Θ = 36. 6度的Mg峰值強度在12. 9cps以下，2 Θ = 28. 4度的Si峰值強度在340. 5cps以下。[2]所述的發明，是將[I]所述的發明以X射線衍射的Mg和Si的峰值強度來表示。特別是根據本發明的鎂-硅復合材料，具有Mg峰值強度小、材料中幾乎不含金屬鎂的特點。根據[2]所述的發明，可獲得與[I]所述的發明相同的效果。[3]根據[I]或[2]所述的鎂-硅復合材料，由Mg含量以原子量比計為66. 17at% 66. 77at%、Si含量以原子量比計為33. 23at% 33. 83at%的組分原料合成。[3]所述的發明將[I]或[2]所述的發明以鎂-硅復合材料的組分原料的組合成分來表示。根據[3]所述的發明，可獲得與[I]或[2]所述的發明相同的效果。[4]根據[I]所述的鎂-硅復合材料含有摻雜物，在管電壓40kV、管電流40mA條件下的X射線衍射中，2 Θ = 36. 34 36. 68度的Mg峰值強度在12. 9cps以下，2 Θ = 28. 30 28. 52度的Si峰值強度在340. 5cps以下。[5]根據[4]所述的鎂-硅復合材料含有以原子量比計為O. IOat % 2. OOat %的慘雜物。根據本發明的鎂-硅復合材料也可以含有摻雜物。摻雜物的含量例如以原子量比計為O. 10at% 2. 00at%。即使像這樣含有摻雜物，無因次性能指數ZT也能在O. 665以上，因此，在將鎂-硅復合材料用于熱電轉換模塊時，可獲得高的熱電轉換性能。而且，根據本發明的鎂-硅復合材料即使含有摻雜物，也具有Mg的峰值強度小、材料中幾乎不含金屬鎂的特征。
[6]根據[4]或[5]所述的鎂-硅復合材料，由Mg含量與Si含量的比以原子量比計為66. 17 33. 83 66. 77 33. 23、摻雜物的含量以原子量比計為O. 10at% 2. 00at%的組分原料合成。[6]所述的發明將[4]或[5]所述的發明以鎂-硅復合材料的組分原料的組合成分來表示。當含有摻雜物時，除了摻雜物以外的Mg含量與Si含量的比可以為原子量比66. 17 33. 83 66. 77 33. 23。根據[6]所述的發明，可獲得與[4]或[5]所述的發明相同的效果。[7]根據[I] [6]中的任一項所述的鎂-硅復合材料，熱導率在3. 50ff/m · K以下。[7]所述的發明將上述發明以熱導率來表 示。根據[7]所述的發明，可獲得與上述發明相同的效果。[8] 一種鎂-硅復合材料的制造方法，包括在耐熱容器中加熱熔化Mg含量以原子量比計為66. 17at% 66. 77at%,Si含量以原子量比計為33. 23at% 33. 83at%的組分原料的工序，其中，耐熱容器具有開口部和覆蓋上述開口部的蓋部，上述開口部邊緣的與上述蓋部的接觸面和上述蓋部的與上述開口部的接觸面均經過研磨處理。[9] 一種鎂-硅復合材料的制造方法，包括在耐熱容器中加熱熔化Mg含量與Si含量的比以原子量比計為66. 17 33. 83 66. 77 33. 23、摻雜物的含量以原子量比計為
O.IOat % 2. OOat %的組分原料的工序，其中，耐熱容器具有開口部和覆蓋上述開口部的蓋部，上述開口部邊緣的與上述蓋部的接觸面和上述蓋部的與上述開口部的接觸面均經過研磨處理。[8]所述的發明規定了實際不含摻雜物時的鎂-硅復合材料的制造方法，[9]所述的發明規定了含有摻雜物時的鎂-硅復合材料的制造方法。因此，根據[8]和[9]所述的發明，可獲得與上述發明相同的效果。[10] 一種由[I] [7]中的任一項所述的鎂-硅復合材料構成的熱電轉換材料。[11] 一種熱電轉換元件包括熱電轉換部、設置在該熱電轉換部的第一電極和第二電極，上述熱電轉換部使用由[I] [7]中的任一項所述的鎂-硅復合材料制造而成。[10]及[11]所述的發明規定熱電轉換材料及熱電轉換元件使用[I] [7]中的任一項所述的鎂-硅復合材料。因此，根據[10]及[11]所述的發明，可獲得與[I] [7]中的任一項相同的效果。[12]根據[11]所述的熱電轉換元件，其中上述第一電極及上述第二電極通過電鍍法形成。[13]根據[11]所述的熱電轉換元件，其中，所述第一電極和所述第二電極通過加壓壓縮燒結法與所述熱電轉換部一體成型。通常，當通過電鍍法對使用鎂-硅復合材料制造的熱電轉換部形成電極時，由于材料中殘留的金屬鎂，會產生氫氣，電鍍的粘結性會變差。而另一方面，如果是使用根據本發明的鎂-硅復合材料制造的熱電轉換部，因材料中幾乎不含金屬鎂，從而可通過電鍍法形成電極。并且，第一電極和第二電極也可在燒結鎂-硅復合材料時，與熱電轉換部形成一體。也就是說，按電極材料、鎂-硅復合材料、電極材料的順序層壓，通過加壓壓縮燒結，可獲得在兩端形成了電極的燒結體。[14]根據[11] [13]中的任一項所述的熱電轉換元件，其中，上述熱電轉換部具有由不同的熱電轉換材料構成的多個層，相鄰于上述第一電極或上述第二電極的層由Mg含量與Si含量的比以原子量比計為66. 17 33. 83 66. 77 33. 23、Sb含量以原子量比計為O. 10at% 2. 00at%的組分原料合成的鎂-娃復合材料構成。當根據本發明的鎂-硅復合材料含有作為摻雜物的Sb時，可獲得具有良好的高溫耐久性的熱電轉換材料。而另一方面，Sb對環境有大的影響，因此，Sb的使用量最好盡可能減少。因此，在[14]所述的發明中，將熱電轉換部做成由不同的熱電轉換材料構成的多層結構，對相鄰于第一電極或第二電極的層使用含Sb的鎂- 硅復合材料。通過將含有Sb的層作為熱電轉換元件的高溫側，可獲得具有高溫耐久性且能減少對環境的影響的熱電轉換元件。[15] 一種熱電轉換模塊，具有[11] [14]中的任一項所述的熱電轉換元件。[15]所述的發明規定了熱電轉換模塊具有[11] [14]中的任一項所述的熱電轉換元件。因此，根據[15]所述的發明，可獲得與[11] [14]中的任一項所述的發明相同的效果。[16]使用[I] [7]中的任一項所述的鎂-硅復合材料制成的耐腐蝕性材料、輕質結構件、摩擦件、鋰離子二次電池用負極件、陶瓷基板、介電瓷器組合物、氫吸藏組合物或者娃燒發生器。作為根據本發明的鎂-硅復合材料的用途，優選例如熱電轉換材料、熱電轉換元件及熱電轉換模塊的用途，也可以用于例如耐腐蝕性材料、輕質結構材料、摩擦材料、鋰離子二次電池用負極材、陶瓷基板、介電瓷器組合物、氫吸藏組合物、硅烷發生器等的用途。根據本發明的鎂-硅復合材料，在866K的無因次性能指數在O. 665以上，因此，例如當將其用于熱電轉換模塊時，可得到高的熱電轉換性能。


圖I是示出熱電轉換模塊的一例的圖。圖2是示出熱電轉換模塊的一例的圖。圖3是示出熱電轉換模塊的一例的圖。圖4是示出熱電轉換模塊的一例的圖。圖5是示出燒結裝置的一例的圖。圖6是示出通過實施例I 3、比較例2 4制造的鎂-硅復合材料的特性的圖。圖7是示出通過實施例I 3、比較例2 4制造的鎂-硅復合材料的特性的圖。圖8是示出通過實施例I 3、比較例2 4制造的鎂-硅復合材料的特性的圖。圖9是示出通過實施例I 3、比較例2 4制造的鎂-硅復合材料的特性的圖。圖10是示出通過實施例I 3、比較例2 4制造的鎂-硅復合材料的特性的圖。圖11是示出通過實施例I 3、比較例2 4制造的鎂-硅復合材料的光學顯微鏡鏡像的圖。圖12是示出通過比較例I制造的鎂-硅復合材料的光學顯微鏡鏡像的圖。圖13是示出通過試驗例2制造的鎂-硅復合材料的X射線衍射的結果的圖。
圖14是示出通過實施例4 8、比較例5制造的鎂-硅復合材料的特性的圖。圖15是示出通過實施例9制造的熱電轉換元件的圖。圖16是示出通過實施例9和10制造的熱電轉換元件的特性的圖。圖17是用于確認有無氫氣從熱電轉換兀件產生的圖。圖18是示出通過實施例12、14和15制造的熱電轉換元件的特性的圖。
具體實施方式

下面，對本發明的實施方式進行詳細的說明。<鎂-硅復合材料>[鎂-硅復合材料的特性]根據本發明的鎂-硅復合材料，Mg與Si的原子量比大約為2 1，在866K的無因次性能指數在O. 665以上，優選O. 700以上。通過使得鎂-硅復合材料在866K的無因次性能指數在O. 665以上，例如，當將鎂-硅復合材料用于熱電轉換元件、熱電轉換模塊時，可得到高的熱電轉換性能。在這里，根據本發明的鎂-硅復合材料，可以是將組分原料加熱熔化的材料，優選將加熱熔化后的試樣粉碎后的材料，也可以是將粉碎后的試樣進行燒結后的材料，但當提及鎂-硅復合材料在866K的無因次性能指數時，是指將組分原料加熱熔化后測定的值，優選將加熱熔化后的試樣粉碎并對粉碎后的試樣進行燒結后測定的值。但通常在加熱熔化后的試樣和粉碎/燒結后的試樣中，粉碎/燒結后的試樣更難以產生裂紋等缺陷，因此具有無因次性能指數變高的趨勢。因此，如果在加熱熔化后的試樣上無因次性能指數滿足上述條件，那么，將該試樣粉碎/燒結后的試樣的無因次性能指數當然也滿足上述條件。也就是說，根據本發明的鎂-硅復合材料，具有包含組分原料的加熱熔化物、該加熱熔化物的粉碎物及該粉碎物的燒結體的意義，這些加熱熔化物、粉碎物及燒結體具有分別單獨作為商品的價值。根據本發明的熱電轉換材料本身以及構成熱電轉換元件的熱電轉換部由該燒結體構成。根據本發明的鎂-硅復合材料可以是實際上不含摻雜物的材料，也可以是含有摻雜物的材料。所謂“實際上不含摻雜物”，是指作為組分原料，不含Si及Mg以外的添加元素。因此，在鎂-硅復合材料的制造過程中，例如，即使加熱熔化時不可避免地從耐熱容器混入了其他雜質元素，混入了該雜質元素的鎂-硅復合材料也還是被視為實際上不含摻雜物的材料。另一方面，當含有摻雜物時，作為摻雜物可列舉由Sb、Al、Bi、Ag、Cu等選出的一種或二種以上。并且，其含量優選以原子量比計為O. 10at% 2.00at%。當根據本發明的鎂-硅復合材料作為摻雜物特別含有Sb時，將成為用作熱電轉換材料時具有良好的高溫耐久性的材料。而且，當實際上不含摻雜物時，根據本發明的鎂-硅復合材料在管電壓40kV、管電流40mA條件下的X射線衍射中，2 Θ = 36. 6度的Mg峰值強度在12. 9cps以下，2 Θ = 28.4度的Si峰值強度在340. 5cps以下。另一方面，當含有摻雜物時，根據本發明的鎂-娃復合材料在管電壓40kV、管電流40mA條件下的X射線衍射中，2 Θ = 36. 34 36. 68度的Mg峰值強度在12. 9cps以下，2 Θ=28. 30 28. 52度的Si峰值強度在340. 5cps以下。另外，峰值位置與實際上不含摻雜物時不同，那是由于摻雜物種類或其含量不同而受到一些干擾所致。如果X射線衍射的Mg及Si的峰值強度在上述范圍內，則鎂-硅復合材料中的Mg及Si的含量就會在規定的范圍內，就可獲得在866K的無因次性能指數達到O. 665以上的高熱電轉換性能。而且，根據本發明的鎂-硅復合 材料優選熱導率在3. 50ff/m · k以下，更加優選在3. 30ff/m · k以下,進一步優選在3. 10ff/m · k以下。從上述公式(I)表示的性能指數也顯然可見，性能指數及對其進行了無因次化的無因次性能指數與熱導率有負相關關系。因此，通過使鎂-硅復合材料的熱導率為3. 50W/m · k以下，無因次性能指數的值也會變高，可獲得具有高的熱電轉換性能的鎂-硅復合材料。另外，根據本發明的鎂-硅復合材料可以是鑄塊狀的、粉末狀的、粉末燒結狀的等任何形狀的，但優選粉末燒結狀的。而且，作為根據本發明的鎂-硅復合材料的用途，可例舉并優選后述的熱電轉換材料、熱電轉換元件及熱電轉換模塊的用途，但不僅限于這些用途,例如，也可用于耐腐蝕性材料、輕質結構材料、摩擦材料、鋰離子二次電池用負極材、陶瓷基板、介電瓷器組合物、氫吸藏組合物、硅烷發生器等用途。<熱電轉換材料、熱電轉換元件及熱電轉換模塊>根據本發明的鎂-硅復合材料適于作為熱電轉換材料使用。也就是說，根據本發明的鎂-硅復合材料是無因次性能指數在O. 665以上的材料，因此，在將其作為熱電轉換材料而用于熱電轉換元件、熱電轉換模塊時，可獲得高的熱電轉換性能。〈鎂-硅復合材料的制造方法>當實際上不含摻雜物時，根據本發明的鎂-硅復合材料在耐熱容器中通過具有加熱熔化Mg含量以原子量比計為66. 17at % 66. 77at %，Si含量以原子量比計為33. 23at % 33. 83at %的組分原料的工序的制造方法制造，其中，耐熱容器具有開口部和覆蓋該開口部的蓋部，上述開口部邊緣的與上述蓋部的接觸面和上述蓋部的與上述開口部的接觸面均經過研磨處理。另一方面，當含有摻雜物時，根據本發明的鎂-硅復合材料在耐熱容器中通過具有加熱熔化Mg含量與Si含量的比為原子量比66. 17 33. 83 66. 77 33. 23、摻雜物的含量以原子量比計為O. 10at% 2. Oat%的組分原料的工序的制造方法制造，其中，耐熱容器具有開口部和覆蓋該開口部的蓋部，上述開口部邊緣的與上述蓋部的接觸面和上述蓋部的與上述開口部的接觸面均經過研磨處理。這種制造方法具有并優選混合Mg、Si及根據需要混合摻雜物來得到組分原料的混合工序；將該組分原料加熱熔化的加熱熔化工序；將加熱熔化后的試樣粉碎的粉碎工序；對粉碎了的上述試樣進行燒結的燒結工序。(混合工序)當實際上不含摻雜物時，在混合工序中，將Mg和Si混合，得到Mg含量以原子量比計為66. 17at% 66. 77at%，Si含量以原子量比計為33. 23at% 33. 83at%的組分原料。Mg含量優選以原子量比計為66. 27at% 66. 67at%，這時的Si含量優選以原子量比計為 33. 33at%~ 33. 73at%0作為硅，例如可利用高純度硅。在此，高純度硅是指純度在99. 9999%以上、用于半導體和太陽電池等硅制品的制造的硅。作為高純度硅，具體地說，可例舉LSI用高純度硅原料、太陽電池用高純度硅原料、高純度金屬硅、高純度硅鑄塊、高純度硅晶片等。作為鎂，是具有99. 5%以上純度的鎂，只要是實際上不含雜質的鎂，并不作特別的限定。另一方面，當含有摻雜物時，在混合工序中，將Mg、Si和摻雜物混合，得到Mg含量與Si含量的比以原子量比計為66. 17 33. 83 66. 77 33. 23、摻雜物的含量以原子量比計為O. IOat% 2. OOat%的組分原料。Mg含量與Si含量的比優選以原子量比計為66. 27 33. 73 66. 67 33.33。(加熱熔化工序)在加熱熔化工序中，優選在還原氣氛下且優選減壓下將在混合工序中得到的組分原料以高于鎂熔點低于硅熔點的溫度條件進行熱處理，從而熔化合成Mg2Si。在此，“還原氣氛下”特別是指含有5體積％以上的氫氣，并根據需要作為其他成分而含有惰性氣體的氣氛。通過在這樣的還原氣氛下進行加熱熔化工序，可確保使Mg和Si反應，并可合成鎂-硅復合材料。作為加熱熔化工序的壓力條件,可以是大氣壓,但優選I. 33X10_3Pa 大氣壓，如果考慮安全性，則優選例如在O. OSMPa程度的減壓條件或真空條件下進行。而且，作為加熱熔化工序的加熱條件，可在700°C以上且低于1410°C，優選在10850C以上且低于1410°C，例如進行大約3小時的熱處理。在此，熱處理的時間，例如為2 10小時。通過進行長時間的熱處理，可使所得的鎂-硅復合材料更均勻。另外，Mg2Si的熔點為1085°C，硅的熔點為1410。。。其中，當通過加熱至Mg的熔點693°C以上而使得Mg熔化時，Si熔解于其中并開始反應，但反應速度稍慢。另一方面，當加熱至Mg的沸點1090°C以上時，反應速度將變快，但由于Mg可能會迅速變成蒸氣而飛散，因此合成時需要注意。而且，作為對組分原料進行熱處理時的升溫條件，可列舉如在升到150°C前為1500C /h 250°C /h的升溫條件、在升到1100°C前為350°C /h 450°C /h的升溫條件，作為熱處理后的降溫條件，可例舉如900°C /h 1000°C /h的降溫條件。另外，在進行加熱熔化工序時，需要在具有開口部和覆蓋該開口部的蓋部、并且上述開口部邊緣的與上述蓋部的接觸面和上述蓋部的與上述開口部的接觸面均經過研磨處理的耐熱容器中進行。像這樣通過研磨處理，可獲得組成比例接近于組分原料的組成比例的鎂-硅復合材料。這是因為在與上述蓋部和上述開口部的邊緣的接觸面上沒有形成間隙，耐熱容器是密封的，因此，可抑制蒸發了的鎂向耐熱容器外飛散。對于上述開口部邊緣的與上述蓋部的接觸面和上述蓋部的與上述開口部的接觸面之間的研磨處理，并不作特別限定，只要是被研磨處理過的就可以。但是，優選該接觸面形成表面粗糙度Ra為O. 2 μ m I μ m的緊密狀態，更加優選為O. 2 μ m O. 5 μ m。如果表面粗糙度超過lym，會有開口部的邊緣和蓋部之間的緊密性不足的情況。另一方面，如果表面粗糙度Ra不足O. 2 μ m，則變為過度研磨，從成本考慮不優選。此外，上述接觸面優選表面波紋度Rmax為O. 5μηι 3μηι,更加優選O. 5 μ m I μ m。如果表面波紋度Rmax不足O.5 μ m，則變為過度研磨，從成本考慮不優選。這里，作為這種耐熱容器，可列舉由氧化鋁、氧化鎂、氧化鋯、鉬、銥、碳化硅、氮化硼、熱解氮化硼、熱解石墨、熱解氮化硼涂料、熱解石墨涂層以及石英構成的密封容器。而且，作為上述耐熱容器的尺寸，可列舉容器本體的內徑為12mm 300mm、外徑為15mm 320mm、高為50mm 250mm、蓋部直徑為15mm 320mm的耐熱容器。而且，為了使得上述開口部邊緣的與上述蓋部的接觸面和上述蓋部的與上述開口部的接觸面之間緊密接合，根據需要，可對上述蓋部的上面直接或間接地加壓。該加壓時的壓力優選為lkg/cm2 10kg/cm2。
作為用于將加熱熔化工序在還原氣氛下進行的氣體，可以是100體積％的氫氣，但也可以列舉含有5體積％氫氣的氮氣或氬氣等、以及氫氣與惰性氣體的混合氣體。作為像這樣將加熱熔化工序在還原氣氛下進行的理由，可舉例如在制造根據本發明的鎂-硅復合材料時，除了氧化硅，還應盡量避免生成氧化鎂。被加熱熔化的試樣可通過自然冷卻及強制冷卻來進行冷卻。(粉碎工序)粉碎工序是對加熱熔化后的試樣進行粉碎的工序。在粉碎工序中，優選將加熱熔化的試樣粉碎成微小并具有窄的粒度分布的粒子。通過粉碎成微小并具有窄的粒度分布的粒子，在將其燒結時，被粉碎的粒子與粒子之間至少在其表面的一部分上粘結，可進行幾乎觀察不到發生空隙(void)的程度的燒結，可獲得具有從理論值的約70%到與理論值幾乎相同密度的燒結體。粉碎的上述試樣使用平均粒徑為O. I μ m 100 μ m,優選O. I μ m 50 μ m,更加優選O. I μ m O. 2 μ m。具體地說,可使用75 μ m篩過篩而65 μ m篩不過篩粒度的粒子、30 μ m篩過篩而20 μ m篩不過篩粒度的粒子。(燒結工序)燒結工序是對粉碎了的上述試樣進行燒結的工序。作為燒結工序中的燒結條件，可舉例如將粉碎了的上述試樣在例如石墨制的燒結用冶具內通過加壓壓縮燒結法在真空或減壓氣氛下以燒結壓力5MPa 60MPa、燒結溫度600°C 1000°C的條件進行燒結的方法。如果燒結壓力不足5MPa，則變得難以得到具有理論密度的大約70%以上的足夠密度的燒結體，并且有可能所得的試樣不具有可實用的強度。另一方面，如果燒結壓力超過60MPa,從成本考慮不優選，也不實用。此外，如果燒結溫度低于600°C，則變得難以得到粒子與粒子之間的接觸面至少有一部分粘結而燒成的具有從理論密度的70%到接近于理論密度的密度的燒結體，并且有可能所得的試樣不具有可實用的強度。而且，如果燒結溫度超過IOOO0C，則由于溫度過高，不僅試樣會發生損傷，而且有時Mg可能迅速地變成蒸氣而飛散。作為具體的燒結條件，可舉例如將燒結溫度定為600°C 800°C的范圍內，當燒結溫度為接近于600°C的溫度時，燒結壓力為接近于60MPa的壓力，當燒結溫度為接近于800°C的溫度時，燒結壓力為接近于5MPa的壓力，進行約5 60分鐘，優選約10分鐘的燒結的燒結條件。通過進行在這樣的燒結條件下的燒結，可獲得具有高的物理強度及與理論密度幾近相同的密度、可發揮穩定且高的熱電轉換性能的燒結體。而且，在燒結工序中，當存在空氣時，優選在使用氮氣或氬氣等惰性氣體的氣氛下進行燒結。
在燒結工序中，當采用加壓壓縮燒結法時，可采用熱壓燒結法(HP)、熱等靜壓燒結法(HIP)及放電等離子燒結法。在這些方法中，優選放電等離子燒結法。放電等離子燒結法是采用直流脈沖通電法的一種加壓壓縮燒結法，是通過對各種材料通上脈沖大電流來加熱并燒結的方法，從原理來講，是使得電流流過金屬和石墨等導電性材料,通過焦耳加熱來加工并處理材料的方法。通過這樣得到的燒結體具有高的物理強度，并成為穩定且能發揮高的熱電轉換性能的燒結體，不風化，可作為具有良好的耐久性、穩定性及可靠性的熱電轉換材料來使用。(熱電轉換元件) 根據本發明的熱電轉換元件包括熱電轉換部、設置在該熱電轉換部的第一電極和第二電極，這個熱電轉換部是使用根據本發明的鎂-硅復合材料來制造的。(熱電轉換部)作為熱電轉換部，可使用將在上述燒結工序中得到的燒結體使用線狀鋸(wiresaw)等切成所需大小后的燒結體。這個熱電轉換部通常用一種熱電轉換材料來制造，但也可以使用多種類型的熱電轉換材料做成具有多層結構的熱電轉換部。具有多層結構的熱電轉換部，可在將燒結前的多種熱電轉換材料按所需的順序層壓后，通過燒結來制造(參照后述實施例15)。作為多種類型的熱電轉換材料，可以是摻雜物不同的根據本發明的鎂-硅復合材料的組合，也可以是實際上不含摻雜物的根據本發明的鎂-硅復合材料與含有摻雜物的根據本發明的鎂-硅復合材料的組合。或者，也可以是根據本發明的鎂-硅復合材料與公知的其他熱電轉換材料的組合。但鎂-硅復合材料之間的組合，不會由于膨脹系數不同等原因而出現層壓表面劣化，因而是優選的。像這樣通過將熱電轉換部做成多層結構，有可能使熱電轉換部帶有所需的特性。例如，當根據本發明的鎂-硅復合材料作為摻雜物而含有Sb時，可得到具有良好的高溫耐久性的熱電轉換材料。另一方面，Sb對環境的影響大，因此最好是盡可能減少Sb的使用量。因此，可將熱電轉換部做成多層結構，且只在相鄰于第一電極或第二電極的層使用含有Sb的鎂-硅復合材料。通過將含有Sb的層作為熱電轉換元件的高溫側，可得到具有良好的高溫耐久性、且可抑制對環境的影響的熱電轉換元件。(電極)對上述第一電極和第二電極的形成方法并無特別限定，但使用根據本發明的鎂-硅復合材料制造的熱電轉換元件的特征之一是可通過電鍍法形成電極。通常，當用電鍍法在使用鎂-硅復合材料制造的熱電轉換部上形成電極時，材料中殘留的金屬鎂會導致氫氣產生，電鍍的粘結性會變差。另一方面，當熱電轉換部是使用根據本發明的鎂-硅復合材料制造的熱電轉換部時，材料中幾乎不含金屬鎂，因此，通過電鍍法可形成粘結性高的電極。對電鍍法并無特別限定，但優選無電解鍍鎳法。當通過電鍍法形成電極前的燒結體的表面上存在凹凸而阻礙電鍍的進行時，優選進行研磨而使得其光滑。將通過這樣得到的帶電鍍層的燒結體使用線狀鋸(wire saw)或鋸片這樣的切割機切成規定的大小，制成由第一電極、熱電轉換部及第二電極構成的熱電轉換元件。而且，第一電極和第二電極也可能在燒結鎂-硅復合材料時一體成型。也就是說，按電極材料、鎂-硅復合材料、電極材料的順序層壓，再通過加壓壓縮燒結，可得到兩端形成有電極的燒結體(參照后述實施例10)。對兩種使用本發明的加壓壓縮燒結法的電極形成方法進行說明。第一方法是，例如，在由石墨模具及石墨沖頭構成的圓筒型的燒結用冶具內，從其底部依次按如SiO2的絕緣性材料粉末層、如Ni的電極形成用金屬粉末層、根據本發明的鎂-硅復合材料的粉碎物層、上述電極形成用金屬粉末層、上述絕緣性材料粉末層的順序，按規定的厚度層壓后，進行加壓壓縮燒結。
上述絕緣性材料粉末能有效地防止電流從燒結裝置流向電極形成用金屬粉末，并防止熔融，燒結后，該絕緣性材料從形成的電極分離。在第一方法中，如果將碳紙夾在絕緣性材料粉末層和電極形成用金屬粉末層之間，并在圓筒形燒結用冶具的側內壁表面設置碳紙，則可防止粉末之間的混合，并在燒結后可有效地分離電極和絕緣材料層。如上述得到的燒結體的上下表面多半會形成凹凸，因此，需要研磨使其光滑，然后，使用線狀鋸或鋸片這樣的切割機切成規定的大小，制成由第一電極、熱電轉換部及第二電極構成的熱電轉換元件。根據原有的不使用絕緣性材料粉末的方法，由于電流會使得電極形成用金屬粉末熔融，因而無法使用大電流，且電流難以調整，因此，存在電極會從所得的燒結體剝離的問題。另一方面，如果使用第一方法，通過設置絕緣性材料粉末層而可以使用大電流，結果，可獲得初期的燒結體。第二方法不用上述第一方法的絕緣性材料粉末層，而是在圓筒形的燒結用冶具內，從底部依次按如Ni的電極形成用金屬粉末層、根據本發明的鎂-硅復合材料的粉碎物層、上述電極形成用金屬粉末層的順序層壓，對與上述電極形成用金屬粉末層接觸的燒結用冶具的上述石墨模具的表面涂布或噴射如BN的具有絕緣性、耐熱性及脫模性的陶瓷粒子，再進行加壓壓縮燒結。這時，不需要使用如第一方法中的碳紙。該第二方法，除了具有第一方法的所有優點以外，還由于所得的燒結體的上下表面光滑而具有幾乎不需要研磨的優點。將所得的燒結體切成規定的大小而制成由第一電極、熱電轉換部及第二電極構成的熱電轉換元件的方法，與上述第一方法相同。(熱電轉換模塊)根據本發明的熱電轉換模塊包括如上所述的根據本發明的熱電轉換元件。作為熱電轉換模塊的一個例子，可例舉如圖I和圖2所示的熱電轉換模塊。在這個熱電轉換模塊中，從根據本發明的鎂-硅復合材料得到的η型半導體及ρ型半導體分別作為η型熱電轉換部101及ρ型熱電轉換部102的熱電轉換材料來使用。分別在并置的η型熱電轉換部101及ρ型熱電轉換部102的上端部設置了電極1015、1025，在下端部設置了電極1016、1026。而且，其結構是，分別設置在η型熱電轉換部及ρ型熱電轉換部的上端部的電極1015、1025連接而形成一體化電極，同時，分別設置在η型熱電轉換部及ρ型熱電轉換部的下端部的電極1016、1026是分離的。而且，作為熱電轉換模塊的其他例子，可例舉如圖3及圖4所示的熱電轉換模塊。在這個熱電轉換模塊中，從根據本發明的鎂-硅復合材料得到的η型半導體作為η型熱電轉換部103的熱電轉換材料來使用。分別在η型熱電轉換部103的上端部設置了電極1035，而在下端部設置了電極1036。根據本發明的鎂-硅復合材料在866Κ的無因次性能指數在O. 665以上，因此，例如當將鎂-硅復合材料用于熱電轉換模塊時，可獲得高的熱電轉換性能。[實施例]下面，列舉實施例來對本發明進行詳細的說明。另外，本發明不受下面所示的實施例的任何限制。
《試驗例I，鎂-硅復合材料的制造》〈實施例1>[混合工序]將36. 69質量份高純度硅與63. 52質量份鎂混合，得到Mg : Si = 2 : I的組分原料(66. 67at% Mg>33. 33at% Si) 另外，作為高純度娃，使用 MEMCElectronic Materials公司制造、純度為99. 9999999%的半導體級、大小為直徑4mm以下的粒狀的高純度硅。而且，作為鎂，使用日本熱化工有限公司(NIPPON THERMOCHEMICAL CO.，LTD)制造、純度為99. 93%、大小為 I. 4mmXO. 5mm 的鎂片。[加熱熔化工序]將上述組分原料投入Al2O3制的熔煉坩堝(日本化學陶業社制造、內徑34mm、外徑40臟、高度150mm ;蓋部直徑40mm、厚度2. 5mm)。該熔煉坩堝使用經研磨處理后、開口部邊緣與蓋部的接觸面和蓋部與開口部邊緣的接觸面的表面粗糙度Ra為0.5 μ m、表面波紋度Rmax為I. Ομπι的熔煉坩堝。使得熔煉坩堝的開口部的邊緣與蓋部緊貼，在加熱爐內靜置，通過加熱爐外部的陶瓷棒，用配重塊加壓，使得壓力達到3kg/cm2。接著，用旋轉式泵對加熱爐的內部減壓至5Pa以下，再用擴散泵減壓至
I.33 X IO^2Pa0在這種狀態下，以200°C /h的速度將加熱爐內加熱至150°C，在150°C保持I小時，使得組分原料干燥。這時，對加熱爐內填充氫氣和氬氣的混合氣體，使得氫氣的分壓為O. 005MPa、氬氣的分壓為O. 052MPa。然后，以400°C /h的速度加熱直至達到1100°C，在1100°C保持3小時。然后，以IOO0C /h的速度冷卻至900°C，再以1000°C /h的速度冷卻至室溫。[粉碎工序 燒結工序]加熱熔化后的試樣用陶制研缽粉碎至75 μ m,得到通過75 μ m篩的粉末。而且，如圖5所不，向由內徑15mm的石墨I旲具10和石墨沖頭11a、Ilb圍成的空間裝填I. Og粉碎的鎂-硅復合材料。為防止鎂-硅復合材料與沖頭粘連，對粉末的上下兩端夾上碳紙。然后，用放電等離子燒結裝置(ELENIX公司制造、[PAS-III-Es])在真空氣氛下進行燒結。燒結條件如下。燒結溫度850°C壓力30.OMPa升溫速度3000C /min X 2min ( 600 °C )IOO0C /minX2min(600 800 °C )IO0C /minX5min(800 850)O °C /minX 5min (850°C )
冷卻條件真空冷卻氣氛Ar 60Pa(冷卻時為真空)燒結后，用砂紙除去粘著的碳紙，得到鎂-硅復合材料(試樣D)。〈實施例2>除了在混合工序中將高純度硅的添加量變更為36. 91質量份、鎂的添加量變更為63. 33質量份而得到組分原料(66. 47at% Mg、33. 53at% Si)這一點以外，其他與實施例I的方法相同，由此得到鎂-硅復合材料(試樣C)。〈實施例3> 除了在混合工序中將高純度硅的添加量變更為36. 58質量份、鎂的添加量變更為63. 61質量份而得到組分原料(66. 77at%鎂、33. 23at% Si)這一點以外，其他與實施例I的方法相同，由此得到鎂-硅復合材料(試樣E)。<比較例1>除了在加熱熔化工序中，熔煉坩堝的開口部邊緣與蓋部的接觸面和蓋部的與開口部邊緣的接觸面使用的是未經研磨的面以外，其他與實施例I的方法相同，由此得到鎂-硅復合材料。〈比較例2>除了在混合工序中得到將高純度硅的添加量變更為38. 01質量份、鎂的添加量變更為62. 37質量份的組分原料(65. 47at% Mg、34. 53at% Si)這一點以外，其他與實施例I的方法相同，由此得到鎂-硅復合材料(試樣B)。〈比較例3>除了在混合工序中得到將高純度硅的添加量變更為38. 89質量份、鎂的添加量變更為61. 61質量份的組分原料(64. 67at% Mg、35. 33at% Si)這一點以外，其他與實施例I的方法相同，由此得到鎂-硅復合材料(試樣A)。〈比較例4>除了在混合工序中得到將高純度硅的添加量變更為34. 49質量份、鎂的添加量變更為65. 42質量份的組分原料(68. 67at% Mg、31. 33at% Si)這一點以外，其他與實施例I的方法相同，由此得到鎂-硅復合材料(試樣F)。〈評價〉[塞貝克系數、電導率及熱導率的測定]對于通過實施例I 3、比較例I 4所得的各個鎂-硅復合材料(燒結體)，使用溫差電動勢/熱導率測定裝置(ULVAC理工株式會社制造、[ZEM2]及激光閃光法導熱系數測量儀(ULVAC理工株式會社制造、[TC · 7000H])來測定動作溫度350K 866K的塞貝克系數α、電導率σ及熱導率k。以測定的各種參數為基礎，根據上述公式(I)算出無因次性能指數ZT。將866K的結果顯示在表I。此外，將通過實施例I 3、比較例2 4所得的燒結體的塞貝克系數α、電導率σ、熱導率k以及功率因數α、與鎂濃度的關系顯示在圖6 圖9，將溫度與熱電特性的關系顯不在圖10中。[利用光學顯微鏡等觀察試樣]將通過實施例I 3、比較例2 4所得的鎂-硅復合材料(燒結體)按9 μ m、3μπι和I μπι的順序用金剛石磨粒研磨，觀察結晶粒的凝集度。將結果顯示在表I和圖11中。另外，在圖11中，光學顯微鏡照片(a) (f)分別對應上述試樣A F，其中，光學顯微鏡照片(a)中的白色箭頭表示未反應的Si，光學顯微鏡照片(f)中的黑色箭頭表示析出的Mg。而且，按9μπι、3μπι和Ιμπι的順序用金剛石磨粒研磨通過比較例I所得的鎂-硅
復合材料(燒結體)，觀察結晶粒的凝集度。將結果顯示在表I和圖12中。[在空氣中有無變色]將通過實施例I 3、比較例2 4所得的鎂-硅復合材料(燒結體)投入精密管式爐(精電舍電子工業株式會社制造、[SE-101])，在大氣中，在823Κ下加熱48小時。對加熱后的燒結體，以目視觀察其變色程度。將結果示于表I中。表I
在866Κ的熱電特性用光學顯微鏡j空氣中
ZTασk觀察的變色
(μν/Κ) (S/m) (W/m*K)程度
實施例I0.736 -2.56 XIO24.02 XIO43.10無未反應物無變色
實施例20.748 -2.70 XIO23.53 XIO42.95無未反應物無變色
實施例30.665-2.68 XIO23.52 XIO43.30無未反應物無變色
比較例 I0.573-2.35 X IO24.22 X IO43^52有未反應Si
比較例20.497-2.63 X IO23.39X IO44 6 有未反應 Si無變色
比較例30.347-2.55 X IO22.45 X IO43^95有未反應 Si無變色
比較例40.644-2.51 X IO24.55 X IO43^87有Mg析出白色化由表I可知，實施例I 3的鎂-硅復合材料的無因次性能指數達到了 O. 665以上。而且，上述鎂-硅復合材料的導熱系數也達到了 3. 50W/m· K以下。由這些結果可知，根據本發明的鎂-硅復合材料顯示出良好的熱電性能。并且,根據本發明的鎂-硅復合材料與通過機械合金法制造的鎂-硅復合材料相比，具有良好的特性。另一方面，在沒有對熔煉坩堝和蓋部之間的接觸面進行研磨處理的比較例I的鎂-硅復合材料中，盡管原料組成與實施例I相同，但無因次性能指數為O. 573。而且，通過在光學顯微鏡下的觀察，可觀察到未反應的Si。這是由于沒有進行研磨處理，熔煉坩堝和蓋部之間的接觸面的密封性變差，而蒸發的Mg飛散導致Si的比例相對變高的緣故。而且，在原料組成與實施例不同的比較例2 4的鎂-硅復合材料中，無因次性能指數即使最大也僅為O. 644。而且，通過在光學顯微鏡下的觀察可知，在有Mg析出的比較例4的鎂-硅復合材料中，當在823K下在空氣中保持48小時后，可以看到表面有白色化的變色，存在耐久性問題。由這些結果可判斷，特別有Mg析出的鎂-硅復合材料有可能引起氧化劣化。《試驗例2；X射線衍射》仿照實施例l，* 64.67at%Mg 68.67at%Mg、31.33at%Mg 35.33at% Si 的組分原料分別制造鎂-硅復合材料。對于這些試樣，用X射線衍射裝置(理學株式會社制造、[RINT 2100線性測角儀])，使用Cu靶的K-ALPHAl、發散狹縫為ldeg、散射狹縫為ldeg、發光狹縫為O. 3mm、掃描范圍為2 Θ = 5 50度、掃描速度為4度/min、掃描步長(Scanstep)為O. 020度、轉速為60. OOrpm、管電壓為40kV、管電流為40mA，進行X射線衍射。Si峰值強度和Mg峰值強度的測定，是通過對6個樣品分別測量其2 Θ = 28. 4度以及36. 6度時的峰值強度來進行的。結果示于表2和圖13中。表權利要求
1.一種鎂-硅復合材料，所述材料在866K的無因次性能指數為0.665以上，且所述材料實際上不含摻雜物。
2.根據權利要求I所述的鎂-硅復合材料，其中，在管電壓40kV、管電流40mA條件下的X射線衍射中，2 0 = 36. 6度的Mg峰值強度在12. 9cps以下，2 0 = 28. 4度的Si峰值強度在340. 5cps以下。
3.根據權利要求I或2所述的鎂-硅復合材料，所述材料由Mg含量以原子量比計為66. 17at% 66. 77at%,Si含量以原子量比計為33. 23at% 33. 83at%的組分原料合成。
4.根據權利要求I所述的鎂-娃復合材料，所述材料含有摻雜物，在管電壓40kV、管電流40mA條件下的X射線衍射中，2 0 = 36. 34 36. 68度的Mg峰值強度在12. 9cps以下，2 0 = 28. 30 28. 52度的Si峰值強度在340. 5cps以下。
5.根據權利要求4所述的鎂-硅復合材料，所述材料含有以原子量比計為0.10at% 2.OOat%的摻雜物。
6.根據權利要求4或5所述的鎂-硅復合材料，由Mg含量與Si含量的比以原子量比計為66. 17 33. 83 66. 77 33. 23、摻雜物的含量以原子量比計為0. 10at% 2. 00at%的組分原料合成。
7.根據權利要求I 6中的任ー項所述的鎂-娃復合材料，所述材料的熱導率在3.50ff/m K 以下。
8.一種鎂-硅復合材料的制造方法，包括在耐熱容器中加熱熔化Mg含量以原子量比計為66. 17at% 66. 77at%,Si含量以原子量比計為33. 23at% 33. 83at%的組分原料的エ序，其中，所述耐熱容器具有開ロ部和覆蓋所述開ロ部的蓋部，所述開ロ部邊緣的與所述蓋部的接觸面和所述蓋部的與所述開ロ部的接觸面均經過研磨處理。
9.ー種鎂-娃復合材料的制造方法，包括在耐熱容器中加熱熔化Mg含量與Si含量的比以原子量比計為66. 17 33. 83 66. 77 33. 23、摻雜物的含量以原子量比計為0.10at% 2. 00at%的組分原料的エ序，其中，所述耐熱容器具有開ロ部和覆蓋所述開ロ部的蓋部，所述開ロ部邊緣的與所述蓋部的接觸面和所述蓋部的與所述開ロ部的接觸面均經過研磨處理。
10.ー種熱電轉換材料，所述熱電轉換材料由根據權利要求I 7中的任一項所述的鎂-硅復合材料構成。
11.ー種熱電轉換元件，所述熱電轉換元件包括熱電轉換部、設置在該熱電轉換部的第一電極和第二電極，所述熱電轉換部使用根據權利要求I 7中的任一項所述的鎂-娃復合材料制造而成。
12.根據權利要求11所述的熱電轉換元件，其中，所述第一電極和所述第二電極通過電鍍法形成。
13.根據權利要求11所述的熱電轉換元件，其中，所述第一電極和所述第二電極通過加壓壓縮燒結法與所述熱電轉換部一體成型。
14.根據權利要求11 13中的任一項所述的熱電轉換元件，其中，所述熱電轉換部具有由不同的熱電轉換材料構成的多個層，相鄰于所述第一電極或所述第二電極的層由Mg含量與Si含量的比以原子量比計為66. 17 33. 83 66. 77 33. 23、Sb含量以原子量比計為0. 10at% 2. 00at%的組分原料合成的鎂_娃復合材料構成。
15.—種熱電轉換模塊,具有根據權利要求11 14中的任一項所述的熱電轉換兀件。
16.使用根據權利要求I 7中的任ー項所述的鎂-硅復合材料制成的耐腐蝕性材料、輕質結構件、摩擦件、鋰離子二次電池用負極件、陶瓷基板、電介體瓷器組合物、氫吸藏組合物或者硅烷發生器。
全文摘要
本發明提供一種鎂-硅復合材料。上述鎂-硅復合材料含有Mg2Si，可適用于作為熱電轉換模塊的材料，并具有良好的熱電轉換性能。上述Mg2Si是對環境的影響小的金屬間化合物。根據本發明的鎂-硅復合材料在866K的無因次性能指數為0.665以上。上述鎂-硅復合材料例如當用于熱電轉換模塊時，可獲得高的熱電轉換性能。
文檔編號H01L35/32GK102804433SQ20108002872
公開日2012年11月28日 申請日期2010年6月30日 優先權日2009年6月30日
發明者飯田努, 本多康彥, 福島直樹, 坂本達也, 水戶洋彥, 難波宏邦, 田口豊 申請人:學校法人東京理科大學, 昭和Kde株式會社