專利名稱：一種溫差電材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于溫差電材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種溫差電材料的制備方法。
背景技術(shù)：
熱電材料是一種具有熱電效應(yīng)的功能材料，可以進(jìn)行熱能和電能的直接轉(zhuǎn)換，溫差電材料按照其使用的溫度范圍分為低溫、中溫、高溫溫差電材料三類低溫溫差電材料主要是BiTe基材料；中溫溫差電材料主要是PbTe基溫差電材料；高溫溫差電材料則主要是Si-Ge基合金材料。
傳統(tǒng)的制備溫差電材料的方法均采用冷壓或熱壓方法，這兩種制備方法工藝復(fù)雜、操作時(shí)間長(zhǎng)、成本高，并且制得的材料機(jī)械強(qiáng)度較低，特別是冷壓方法所得的溫差電材料熱電性能較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，提供了一種工藝簡(jiǎn)單、操作時(shí)間短、成本低，制得的材料不僅機(jī)械強(qiáng)度、密度高，而且提高熱電優(yōu)值和熱電轉(zhuǎn)換效率，從而改善材料熱電性能的溫差電材料的制備方法。
本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是溫差電材料的制備方法，采用下列步驟(1)合金破碎過(guò)篩將事先熔煉好的溫差電BiTe基材料、PbTe基材料、Si-Ge基材料破碎過(guò)60-160目篩，根據(jù)樣件尺寸稱取相應(yīng)材料的合金粉末重量；(2)冷壓成型將稱取好的合金粉末放入冷壓機(jī)施加壓強(qiáng)300-620Mpa、保壓時(shí)間10-30s冷壓成型，取出后做超高壓處理準(zhǔn)備；
(3)超高壓處理進(jìn)行超高壓前，首先將要壓制的材料放入對(duì)應(yīng)尺寸的葉臘石模具，裝模之前，先將預(yù)壓制的材料包上一層隔離物再放入模具中，并在材料上下表面放上尺寸相同的石墨片；將裝好材料的模具放入六面頂液壓機(jī)，將液壓機(jī)控制臺(tái)溫度設(shè)置為400-1300℃、壓強(qiáng)1000-2000Mpa、最大壓力1000-1500噸，保溫保壓時(shí)間0.5-5min后，開(kāi)始?jí)褐?，壓機(jī)中六個(gè)硬質(zhì)合金剛材質(zhì)的錘頭分別從上、下、前、后、左、右六個(gè)方向?qū)Σ牧线M(jìn)行超高壓處理；(4)退火處理經(jīng)過(guò)超高壓處理的材料放入退火爐進(jìn)行退火處理，退火溫度為300-1200℃，保溫4-8小時(shí)；(5)性能測(cè)試在退火后的材料上取出部分材料進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試其彎曲強(qiáng)度和功率因子量。
本發(fā)明還可以采取如下技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)所述步驟(1)中所用篩為80目；所述步驟(2)中施加的壓490Mpa、保壓時(shí)間20s；所述步驟(3)中控制臺(tái)溫度設(shè)置為830℃、壓強(qiáng)1080Mpa、壓力1200噸，保溫保壓時(shí)間1min；所述步驟(4)中退火溫度為550℃，保溫6小時(shí)；所述步驟(5)中部分材料尺寸為3mm*4mm*15mm；所述步驟(5)中材料彎曲強(qiáng)度達(dá)到14.86MPa，功率因子達(dá)到2.87*10-3W/mK2時(shí)，根據(jù)需要進(jìn)行其他測(cè)試分析。
本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是由于選用六面極高的壓力，在保證材料沒(méi)有氧化的前提下大大提高材料機(jī)械強(qiáng)度、密度，并改善材料熱電性能，獲得高強(qiáng)度的溫差電材料，為今后制備長(zhǎng)壽命、高效率溫差發(fā)電器打下了良好的基礎(chǔ)。


圖1為本發(fā)明溫差電材料的制備方法加壓方式示意圖；圖2為本發(fā)明溫差電材料的制備方法流程圖。
具體實(shí)施例方式
為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，茲列舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如下實(shí)施例1參照附圖1-2，附圖1中箭頭為分別從上、下、前、后、左、右六個(gè)方向?qū)Σ牧线M(jìn)行加壓的方向示意，附圖2的材料制備流程中，采用PbTe+x(wt)％Pb+y(wt)％PbBr2合金配方制備n型PbTe溫差電材料，將事先熔煉好的合金破碎過(guò)80目篩，并按照計(jì)算的數(shù)值稱好重量，稱好重的合金粉末放入冷壓機(jī)用壓強(qiáng)490Mpa、保壓時(shí)間20s冷壓成型，取出后再進(jìn)行超高壓前處理。
進(jìn)行超高壓前，首先將要壓制的材料放入對(duì)應(yīng)尺寸的葉臘石模具，裝模之前，先將預(yù)壓制的材料包上一層隔離物再放入模具中，以避免在加溫過(guò)程中材料融化與模具壁粘連在一起而無(wú)法脫模，材料上下表面還要放上相同尺寸的石墨片，使其與模具的上下壓頭分開(kāi)以避免粘連。
將裝好材料的模具放入六面頂液壓機(jī)，在液壓機(jī)控制臺(tái)溫度設(shè)置為800℃、壓強(qiáng)1080Mpa、最大壓力最大壓力為1200噸，保溫保壓時(shí)間1min后，開(kāi)始?jí)褐?，壓機(jī)中六個(gè)硬質(zhì)合金剛材質(zhì)的錘頭分別從上、下、前、后、左、右六個(gè)方向?qū)Σ牧线M(jìn)行超高壓處理。
將經(jīng)過(guò)超高壓處理的材料進(jìn)行退火處理，退火溫度為550℃，保溫6小時(shí)，取出后取尺寸為3mm*4mm*15mm部分材料進(jìn)行性能測(cè)試，其彎曲強(qiáng)度達(dá)到14.86MPa，功率因子達(dá)到2.87*10-3W/mK2，再根據(jù)需要進(jìn)行其他測(cè)試分析。
權(quán)利要求
1.一種溫差電材料的制備方法，其特征在于采用下列步驟(1)合金破碎過(guò)篩將事先熔煉好的溫差電BiTe基材料、PbTe基材料、Si-Ge基材料破碎過(guò)60-160目篩，根據(jù)樣件尺寸稱取相應(yīng)材料的合金粉末重量；(2)冷壓成型將稱取好的合金粉末放入冷壓機(jī)施加壓強(qiáng)300-620Mpa、保壓時(shí)間10-30s冷壓成型，取出后做超高壓處理準(zhǔn)備；(3)超高壓處理進(jìn)行超高壓前，首先將要壓制的材料放入對(duì)應(yīng)尺寸的葉臘石模具，裝模之前，先將預(yù)壓制的材料包上一層隔離物再放入模具中，并在材料上下表面放上尺寸相同的石墨片；將裝好材料的模具放入六面頂液壓機(jī)，將液壓機(jī)控制臺(tái)溫度設(shè)置為400-1300℃、壓強(qiáng)1000-2000Mpa、最大壓力1000-1500噸，保溫保壓時(shí)間0.5-5min后，開(kāi)始?jí)褐?，壓機(jī)中六個(gè)硬質(zhì)合金剛材質(zhì)的錘頭分別從上、下、前、后、左、右六個(gè)方向?qū)Σ牧线M(jìn)行超高壓處理；(4)退火處理經(jīng)過(guò)超高壓處理的材料放入退火爐進(jìn)行退火處理，退火溫度為300-1200℃，保溫4-8小時(shí)；(5)性能測(cè)試在退火后的材料上取出部分材料進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試其彎曲強(qiáng)度和功率因子量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫差電材料的制備方法，其特征在于所述步驟(1)中所用篩為80目。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫差電材料的制備方法，其特征在于所述步驟(2)中施加的壓490Mpa、保壓時(shí)間20s。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫差電材料的制備方法，其特征在于所述步驟(3)中控制臺(tái)溫度設(shè)置為830℃、壓強(qiáng)1080Mpa、壓力1200噸，保溫保壓時(shí)間1min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫差電材料的制備方法，其特征在于所述步驟(4)中退火溫度為550℃，保溫6小時(shí)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫差電材料的制備方法，其特征在于所述步驟(5)中部分材料尺寸為3mm*4mm*15mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫差電材料的制備方法，其特征在于所述步驟(5)中材料彎曲強(qiáng)度達(dá)到14.86MPa，功率因子達(dá)到2.87*10-3W/mK2時(shí)，根據(jù)需要進(jìn)行其他測(cè)試分析。
全文摘要
本發(fā)明屬于溫差電材料的制備方法，采用合金破碎過(guò)篩、冷壓成型、超高壓處理、退火處理、性能測(cè)試等步驟，其中超高壓處理是將裝好材料的模具放入六面頂液壓機(jī)，將液壓機(jī)控制臺(tái)溫度設(shè)置為400－1300℃、壓強(qiáng)1000－2000Mpa、最大壓力1000－1500噸，保溫保壓時(shí)間0.5－2min后，開(kāi)始?jí)褐?，壓機(jī)中六個(gè)硬質(zhì)合金剛材質(zhì)的錘頭分別從上、下、前、后、左、右六個(gè)方向?qū)Σ牧线M(jìn)行超高壓處理。由于選用六面極高的壓力，在保證材料沒(méi)有氧化的前提下大大提高材料機(jī)械強(qiáng)度、密度，并改善材料熱電性能，獲得高強(qiáng)度的溫差電材料，為今后制備長(zhǎng)壽命、高效率溫差發(fā)電器打下了良好的基礎(chǔ)。
文檔編號(hào)H01L35/34GK1981963SQ20051012236
公開(kāi)日2007年6月20日 申請(qǐng)日期2005年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月15日
發(fā)明者張麗麗, 王澤深, 張建中, 任保國(guó) 申請(qǐng)人:中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十八研究所