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Mg2(Si,Sn)基热电材料由于其成本低廉、环境友好、热电性能较好而引起了很多研究者的关注。但是由于镁容易挥发和氧化、原料之间的熔点差异较大等问题使得制备过程非常困难。从而影响了很多关键问题的研究。在此背景下,本工作利用两种新型的制备方法：B203助熔剂法和Ta管封装法,较好地控制了镁的氧化和挥发从而精确地控制了成份,从而系统研究了影响该材料电学性能的关键因素。利用等电子取代原理制备了几组具有较低热导率的试样。并系统研究了冷却速度对于该体系的相组成和热电性能的影响。主要取得如下成果：(1)发现较少的镁过量会导致掺杂Mg2(Si,Sn)固溶体中的镁空位。利用钽管封装法制备了Sb掺杂Mg2Sio.59-xSbxSno.41 (χ=0,0.005,0.0075,0.01)和Bi掺杂Mg2Si0.58Sn0.42*Bi(0<χ< 0.015),其中镁过量为1.5%。霍尔测试表明测得的载流子浓度明显小于理论计算的掺杂元素提供的载流子浓度,表明这些试样中存在着Mg空位。Mg空位显著地降低了电子浓度和迁移率,大幅度降低了电导率。Bi掺杂Mg2Sio.58Sn0.42-χBi, (0<χ< 0.015)所有试样中,x=0.015试样最高ZT在700 K达到了0.65。(2)发现间隙镁明显提高了Sb掺杂Mg2(Si,Sn)固溶体的载流子浓度和热电性能。利用B203助熔剂法制备了Mg2(i+x)Sio.38Sno.6Sbo.o2 (0.05<χ< 0.12)一系列试样,XRD图谱、XPS、霍尔测试和成份分析表明间隙镁的存在。系统的研究了间隙Mg对该体系的电导率、塞贝克系数、热导率的影响。利用简单抛物线能带模型研究了间隙镁对电性能的影响。发现随着镁过量的增大,载流子浓度、电子有效质量以及电导率单调增大,而塞贝克系数单调减小,同时晶格热导率呈现非单调变化趋势。镁过量10%的试样在700 K达到最高ZT值约0.85,比镁过量5%的试样的热电优值高出约60%。(3)利用Ga5-和Sb3-等电子取代Si4-(Sn4-)可有效降低Mg2(Si,Sn)固溶体的热导率。将部分Si4-(Sn4-)被Ga5-或者In5-和Sb3-所等电子取代,合成了Mg2Sio.5Sno.5-χGaSb (0<χ<0.15)和Mg2Si0.8Sn0.2-χlnSb (0<χ< 0.15).测试表明试样的晶格热导率和温度的倒数呈线性关系。表明U过程在声子输运过程中占据统治地位。随着GaSb量的增大,晶格热导率明显降低。(4)四元Mg2Si0.333Ge0.333Sn0.333固溶体比三元Mg2(Si,Sn)固溶体具有更低的晶格热导率。利用钽管封装法合成了Sb掺杂四元Mg2Si0.333Ge0.333Sn0.333固溶体,并研究了不同的镁过量对该体系的热电性能的影响。发现其晶格热导率比三元Mg2Si0.5Sn0.5固溶体降低了30%,晶格热导率随着镁过量的增大而增大。利用Abeles模型计算了其理论晶格热导率,发现理论值和实验值吻合较好。(5)发现冷速越慢,Mg2SiχSnl-χ试样越容易分相,热电性能越差。系统研究了随炉冷却和液氮淬火两种冷却速度下Mg2SiχSnl-χ热电材料中的物相组成,显微组织和热电性能。研究结果表明所有试样为两相结构。缓冷试样的第二相的体积分数要明显大于快冷试样。相比缓冷的试样,快冷的试样同时具有更高的塞贝克系数和电导率。冷却速度对于试样的晶格热导率影响不大。