专利名称：一种温差电材料的制备方法
技术领域：
本发明属于温差电材料技术领域，特别是涉及一种温差电材料的制备方法。
背景技术：
热电材料是一种具有热电效应的功能材料，可以进行热能和电能的直接转换，温差电材料按照其使用的温度范围分为低温、中温、高温温差电材料三类低温温差电材料主要是BiTe基材料；中温温差电材料主要是PbTe基温差电材料；高温温差电材料则主要是Si-Ge基合金材料。
传统的制备温差电材料的方法均采用冷压或热压方法，这两种制备方法工艺复杂、操作时间长、成本高，并且制得的材料机械强度较低，特别是冷压方法所得的温差电材料热电性能较差。
发明内容
本发明为解决现有技术中存在的问题，提供了一种工艺简单、操作时间短、成本低，制得的材料不仅机械强度、密度高，而且提高热电优值和热电转换效率，从而改善材料热电性能的温差电材料的制备方法。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题采用的技术方案是温差电材料的制备方法，采用下列步骤(1)合金破碎过筛将事先熔炼好的温差电BiTe基材料、PbTe基材料、Si-Ge基材料破碎过60-160目筛，根据样件尺寸称取相应材料的合金粉末重量；(2)冷压成型将称取好的合金粉末放入冷压机施加压强300-620Mpa、保压时间10-30s冷压成型，取出后做超高压处理准备；
(3)超高压处理进行超高压前，首先将要压制的材料放入对应尺寸的叶腊石模具，装模之前，先将预压制的材料包上一层隔离物再放入模具中，并在材料上下表面放上尺寸相同的石墨片；将装好材料的模具放入六面顶液压机，将液压机控制台温度设置为400-1300℃、压强1000-2000Mpa、最大压力1000-1500吨，保温保压时间0.5-5min后，开始压制，压机中六个硬质合金刚材质的锤头分别从上、下、前、后、左、右六个方向对材料进行超高压处理；(4)退火处理经过超高压处理的材料放入退火炉进行退火处理，退火温度为300-1200℃，保温4-8小时；(5)性能测试在退火后的材料上取出部分材料进行性能测试，测试其弯曲强度和功率因子量。
本发明还可以采取如下技术措施来实现所述步骤(1)中所用筛为80目；所述步骤(2)中施加的压490Mpa、保压时间20s；所述步骤(3)中控制台温度设置为830℃、压强1080Mpa、压力1200吨，保温保压时间1min；所述步骤(4)中退火温度为550℃，保温6小时；所述步骤(5)中部分材料尺寸为3mm*4mm*15mm；所述步骤(5)中材料弯曲强度达到14.86MPa，功率因子达到2.87*10-3W/mK2时，根据需要进行其他测试分析。
本发明具有的优点和积极效果是由于选用六面极高的压力，在保证材料没有氧化的前提下大大提高材料机械强度、密度，并改善材料热电性能，获得高强度的温差电材料，为今后制备长寿命、高效率温差发电器打下了良好的基础。
图1为本发明温差电材料的制备方法加压方式示意图；图2为本发明温差电材料的制备方法流程图。
具体实施例方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹列举以下实施例，并配合附图详细说明如下实施例1参照附图1-2，附图1中箭头为分别从上、下、前、后、左、右六个方向对材料进行加压的方向示意，附图2的材料制备流程中，采用PbTe+x(wt)％Pb+y(wt)％PbBr2合金配方制备n型PbTe温差电材料，将事先熔炼好的合金破碎过80目筛，并按照计算的数值称好重量，称好重的合金粉末放入冷压机用压强490Mpa、保压时间20s冷压成型，取出后再进行超高压前处理。
进行超高压前，首先将要压制的材料放入对应尺寸的叶腊石模具，装模之前，先将预压制的材料包上一层隔离物再放入模具中，以避免在加温过程中材料融化与模具壁粘连在一起而无法脱模，材料上下表面还要放上相同尺寸的石墨片，使其与模具的上下压头分开以避免粘连。
将装好材料的模具放入六面顶液压机，在液压机控制台温度设置为800℃、压强1080Mpa、最大压力最大压力为1200吨，保温保压时间1min后，开始压制，压机中六个硬质合金刚材质的锤头分别从上、下、前、后、左、右六个方向对材料进行超高压处理。
将经过超高压处理的材料进行退火处理，退火温度为550℃，保温6小时，取出后取尺寸为3mm*4mm*15mm部分材料进行性能测试，其弯曲强度达到14.86MPa，功率因子达到2.87*10-3W/mK2，再根据需要进行其他测试分析。
权利要求
1.一种温差电材料的制备方法，其特征在于采用下列步骤(1)合金破碎过筛将事先熔炼好的温差电BiTe基材料、PbTe基材料、Si-Ge基材料破碎过60-160目筛，根据样件尺寸称取相应材料的合金粉末重量；(2)冷压成型将称取好的合金粉末放入冷压机施加压强300-620Mpa、保压时间10-30s冷压成型，取出后做超高压处理准备；(3)超高压处理进行超高压前，首先将要压制的材料放入对应尺寸的叶腊石模具，装模之前，先将预压制的材料包上一层隔离物再放入模具中，并在材料上下表面放上尺寸相同的石墨片；将装好材料的模具放入六面顶液压机，将液压机控制台温度设置为400-1300℃、压强1000-2000Mpa、最大压力1000-1500吨，保温保压时间0.5-5min后，开始压制，压机中六个硬质合金刚材质的锤头分别从上、下、前、后、左、右六个方向对材料进行超高压处理；(4)退火处理经过超高压处理的材料放入退火炉进行退火处理，退火温度为300-1200℃，保温4-8小时；(5)性能测试在退火后的材料上取出部分材料进行性能测试，测试其弯曲强度和功率因子量。
2.根据权利要求1所述的温差电材料的制备方法，其特征在于所述步骤(1)中所用筛为80目。
3.根据权利要求1所述的温差电材料的制备方法，其特征在于所述步骤(2)中施加的压490Mpa、保压时间20s。
4.根据权利要求1所述的温差电材料的制备方法，其特征在于所述步骤(3)中控制台温度设置为830℃、压强1080Mpa、压力1200吨，保温保压时间1min。
5.根据权利要求1所述的温差电材料的制备方法，其特征在于所述步骤(4)中退火温度为550℃，保温6小时。
6.根据权利要求1所述的温差电材料的制备方法，其特征在于所述步骤(5)中部分材料尺寸为3mm*4mm*15mm。
7.根据权利要求1所述的温差电材料的制备方法，其特征在于所述步骤(5)中材料弯曲强度达到14.86MPa，功率因子达到2.87*10-3W/mK2时，根据需要进行其他测试分析。
全文摘要
本发明属于温差电材料的制备方法，采用合金破碎过筛、冷压成型、超高压处理、退火处理、性能测试等步骤，其中超高压处理是将装好材料的模具放入六面顶液压机，将液压机控制台温度设置为400－1300℃、压强1000－2000Mpa、最大压力1000－1500吨，保温保压时间0.5－2min后，开始压制，压机中六个硬质合金刚材质的锤头分别从上、下、前、后、左、右六个方向对材料进行超高压处理。由于选用六面极高的压力，在保证材料没有氧化的前提下大大提高材料机械强度、密度，并改善材料热电性能，获得高强度的温差电材料，为今后制备长寿命、高效率温差发电器打下了良好的基础。
文档编号H01L35/34GK1981963SQ20051012236
公开日2007年6月20日 申请日期2005年12月15日 优先权日2005年12月15日
发明者张丽丽, 王泽深, 张建中, 任保国 申请人:中国电子科技集团公司第十八研究所