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热电材料可以有效地进行热能与电能直接相互转换,在航天探测、废热利用等领域有着可观的应用前景。其中,SiGe合金有着较好的机械性能、热稳定性和不错的热电性能,已经在航天用的温差热电发电器有所运用,但是存在的主要问题是ZT值不高,目前报道的最高也是1.15@973K,远远低于理论ZT值,从而导致温差发电器的输出功率和转换效率并不高,远远低于传统发电器40%的转换效率。为了解决上述问题,制备高ZT值SiGe合金,设计合适尺寸的温差电偶臂成了必要的手段。本文首先利用机械合金化(高能球磨)的方法制备分别球磨10h、20h、30h、40h和50h的Si80Ge20B5和Si80Ge20P2热电材料合金粉末,利用真空热压烧结的方法来制备块状Si80Ge20b5和Si80Ge20p2合金试样,然后利用XRD、SEM对块状试样进行微观组织性能表征发现,通过球磨p-type和n-type两种合金均完全固溶。同时,随着球磨时间的增加,晶粒尺寸逐渐减小,球磨50h的合金试样晶粒尺寸达到了600nm。最后,对制得的十组试样进行热电性能测试分析可知,随着球磨时间的增加,合金的热导率逐渐减小,主要因为晶粒尺寸减小,晶界逐渐增多,从而加强了对声子的散射；同时,随着球磨时间增加,合金电导率先增加,后减小；最后求得ZT值,p-type SiGe合金在球磨50h时有着最高的ZT值,ZT=0.83@973K；n-type合金在球磨20h时具有最高的ZT值,ZT=1.3@973K。为了确保制得的SiGe合金在高温、长期以及其他复杂条件下的服役稳定性,本文测试和计算了其纳米压痕、维氏硬度、断裂韧性、耐热震性和热稳定性。得到Si80Ge20B5合金试样的弹性模量为197.05GPa,Si80Ge20P2合金试样的弹性模量为182.76GPa,Si80Ge20B5合金试样的纳米压痕硬度为15.77GPa,Si80Ge20p2合金试样的纳米压痕硬度为15.10GPa；同时测了十组试样的维氏硬度,p-type和n-type合金试样的维氏硬度都随着球磨时间的增加而增大,这主要得益于晶粒尺寸减小计算得到断裂韧性:p-type SiGe KIC=2.0MPam1/2, n-type SiGe合金KIC=1.8MPam1/2；耐热震性：p-type RT=455.14W/m, n-type RT=449.56W/m,耐热震性要优于其他热电材料。对p-type和n-type两种合金试样进行TG测试分析,由所得的结果可知,随着温度升高,两种合金均不存在分解和升华的现象,热稳定性很好。为了提高温差发电器的输出功率和转换效率,并且为下一步设计温差发电器做好准备,本文用球磨20h的p-type和n-type合金试样作为温差发电器的PN结,用ANSYS软件模拟和计算臂长、截面积以及负载电阻对输出功率和转换效率的影响,得出当臂长L=2.5mm和横截面面积s=2.5mm2时,有着较搞的输出功率和转换效率,并且当负载电阻RL等于内阻时,输出功率最大。