专利名称：一种碲化铋温差电材料用热挤压模具的制作方法
技术领域：
本实用新型属于热电材料技术领域，具体涉及一种热挤压模具。
背景技术：
热电材料是一种能将热能和电能相互转化的功能材料。Bi-Te基化合物及其固溶 体合金是目前产业化应用最为广泛、性能最好的室温型热电材料。在各种制冷温度低、制冷 负荷较小的场合有着广阔的应用前景。Bi2Te3K合物的热电性能为各向异性，沿不同的晶 粒生长方向其热电性能有较大的变化。在平行于晶粒的生长方向热电性能为最佳。热挤压 是加热到一定温度的金属在强烈的压缩力的作用下，从热挤压模的模口中流出，从而获得 所需的热挤压件的一种压力加工方法。采用热挤压这种加工方法，能进一步优化零件晶粒 的取向性，进一步改善零件的性能，提高产品质量和劳动生产率。目前来说对于碲化铋多晶材料，尽管各个晶粒的取向不尽相同，但由于材料生长 时各晶粒的解理面总是趋向于平行生长方向，因此会表现出与单晶类似的各向异性，良好 的晶粒取向性使其在生长方向上的热电性能优越。为在平行于解理方向上获得更好的热电 性能，对区熔制备的Bi2Te3原料棒进行热挤压。热挤压过程中，为了消除或改变碲化铋材料 的晶粒取向问题，需要设计合适的模具，顺利进行实验。
实用新型内容本实用新型的目的是为了消除或改变热挤压过程中碲化铋材料的晶粒取向问题， 设计一套合适的热挤压模具，使得温差电材料的热挤压顺利进行，进一步改善材料内部的 晶体取向。一种碲化铋温差电材料热挤压模具，由上挤压筒、凹模、下挤压筒构成。上挤压筒 和下挤压筒之间通过法兰盘连接，凹模放在下挤压筒内。上挤压筒、凹模、下挤压筒的结构为D1_上挤压筒外径65 75mm，D2-上挤压筒 内径25 35mm，D3-凹模出料口内径5 15mm，D4-凹模出料口外径25 35mm，D5-下挤 压筒的外径85 95mm，D6-凹模上端外径45 55mm，Ll-上挤压筒外表面与法兰盘外边 缘之间的距离25 35mm，L2-上挤压筒内表面与凹模圆盘外边缘之间的距离15 25mm， L3-下挤压筒外表面与法兰盘外边缘之间的距离15 25mm，L4-凹模上端外表面与凹模 圆盘外边缘之间的距离5 15mm，Hl-下挤压筒的下表面与下模法兰盘下表面之间的距离 145 155mm，H2-下模法兰盘的厚度7 17mm，H3-上模法兰盘的厚度7 17mm，H4-上挤 压筒的上表面与上模法兰盘上表面之间的距离65 75mm，H5-凹模圆盘的厚度4 6mm， H6-下模法兰盘上表面与凹模圆盘的上表面之间的距离5 15mm，Cl-挤压角30° 60°， Rl-凹模倒角5 10mm，R2-凹模进料上口半径10 20mm，R3-凹模圆盘的外半径30
40mm, R4-法兰盘的外半径60 70mm，R5-凹模出料口内半径4 6mm ；挤压比=^r即是
挤压前的制品的总横断面积/挤压后的制品的总横断面积，挤压比范围2. 5 4. 5。[0007]本实用新型结构简单，制作方便，采用不锈钢为模具材料，利用此模具热挤压温差 电材料，材料内部的晶体取向有了明显的改善。
图1为本实用新型热挤压模具的构成图，图2是图1中凹模的纵切面示意图，图3是图1中上模与下模接触部分的横切面示意图、图4是图1中下模与上模接触部分的横切面示意图。图5为823K烧结样微观组织。
具体实施方式
实施例本实验采用天津十八所用区熔法制备出的Φ30πιπι的Bi2Te3原料棒。原料棒放入 上述模具中，进行热挤压，最大挤压力为20吨，挤压温度分别选用450°C、50(TC、55(rC。并 通以氩气保护，挤压采用美国生产的热压机，挤压后保温保压时间为一个小时。实验分别对原料和550°C烧结的样品进行了电导率的测试。表 1 表1中数据显示在823Κ烧结后样品在不同方向上的电导率有明显的变化，平行 于压力方向上的电导率明显高于垂直于压力方向上的电导率，说明挤压过程中使材料的晶 体结构发生了很大变化，材料内部的晶体取向有了明显的改善。从图5中也可看出，在823Κ烧结样品后，材料内部的晶体取向有了明显的改善，解 理面基本趋向于平行生长方向。此例证明本发明设计的模具能够改善材料内部的晶粒取向性，良好的晶粒取向性 使其在生长方向上的热电性能优越。
权利要求一种碲化铋温差电材料热挤压模具，其特征是挤压模具由上挤压筒、凹模、下挤压筒构成；上挤压筒和下挤压筒之间通过法兰盘连接，凹模放在下挤压筒内。
2.如权利要求1所述一种碲化铋温差电材料热挤压模具，其特征是上挤压筒、凹模、下 挤压筒的结构为D1-上挤压筒外径65 75mm，D2-上挤压筒内径25 35mm，D3-凹模出料 口内径5 15mm，D4-凹模出料口外径25 35mm，D5-下挤压筒的外径85 95mm，D6-凹 模上端外径45 55mm，Ll-上挤压筒外表面与法兰盘外边缘之间的距离25 35mm，L2-上 挤压筒内表面与凹模圆盘外边缘之间的距离15 25mm，L3-下挤压筒外表面与法兰盘外 边缘之间的距离15 25mm，L4-凹模上端外表面与凹模圆盘外边缘之间的距离5 15mm， Hl-下挤压筒的下表面与下模法兰盘下表面之间的距离145 155mm，H2-下模法兰盘的厚 度7 17mm，H3-上模法兰盘的厚度7 17mm，H4-上挤压筒的上表面与上模法兰盘上表 面之间的距离65 75mm，H5-凹模圆盘的厚度4 6mm，H6-下模法兰盘上表面与凹模圆 盘的上表面之间的距离5 15mm，Cl-挤压角30° 60°，Rl-凹模倒角5 10mm，R2-凹 模进料上口半径10 20mm，R3-凹模圆盘的外半径30 40mm，R4-法兰盘的外半径60 70mm, R5-凹模出料口内半径4 6mm ；挤压比=、即是挤压前的制品的总横断面积/挤压后的制品的总横断面积，挤压比范围2. 5 4. 5。
专利摘要一种碲化铋温差电材料用热挤压模具，属于热电材料技术领域。具体涉及一种热挤压模具。其特征是挤压模具由上挤压筒、凹模、下挤压筒构成；上挤压筒和下挤压筒之间通过法兰盘连接，凹模放在下挤压筒内。本实用新型结构简单，制作方便，采用不锈钢为模具材料，利用此模具热挤压温差电材料，材料内部的晶体取向有了明显的改善。
文档编号B21C25/02GK201592203SQ20092027824
公开日2010年9月29日 申请日期2009年12月23日 优先权日2009年12月23日
发明者任卫, 周微, 姜洪义 申请人:钢铁研究总院