一种碲化铋基热电材料的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN101985776A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN101985776A(43)申请公布日2011.03.16(21)申请号201010564261.8(22)申请日2010.11.30(71)申请人武汉理工大学地址430070湖北省武汉市洪山区珞狮路122号申请人钢铁研究总院(72)发明人姜洪义周微任卫王晓琳(74)专利代理机构湖北武汉永嘉专利代理有限公司42102代理人唐万荣(51)Int.Cl.C30B29/46(2006.01)C30B13/00(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图3页(54)发明名称一种碲化铋基热电材料的制备方法(57)摘要本发明涉及一种热电材料的制备方法。一种碲化铋基热电材料的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：1)利用区熔法制备碲化铋基热电材料铸锭；2)将得到的碲化铋基热电材料铸锭直接装入挤压模具中，再将碲化铋基热电材料铸锭与挤压模具一起放入热挤压炉中在真空或惰性气体保护下进行热挤压，得到碲化铋基热电材料；热挤压条件为：热挤压的温度250～550℃，升温速度10℃/min，保温时间1～3h，挤出比9∶1～3∶1，挤压角30～60°，挤出速度1mm/min。该方法既节约成本又可缩短生产周期，该方法制备的碲化铋基热电材料具有抗折和抗压强度高的特点。CN1098576ACN101985776A权利要求书1/1页1.一种碲化铋基热电材料的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：1)利用区熔法制备碲化铋基热电材料铸锭；2)将得到的碲化铋基热电材料铸锭直接装入挤压模具中，再将碲化铋基热电材料铸锭与挤压模具一起放入热挤压炉中在真空或惰性气体保护下进行热挤压，得到碲化铋基热电材料；热挤压条件为：热挤压的温度250～550℃，升温速度10℃/min，保温时间1～3h，挤出比9∶1～3∶1，挤压角30～60°，挤出速度1mm/min。2.根据权利要求1所述的一种碲化铋基热电材料的制备方法，其特征在于：挤压模具，它包括上模(1)、下模(3)、内模(4)，上模(1)上设有上模孔(2)，内模(4)上设有锥形孔(5)、直孔(6)，锥形孔(5)位于直孔(6)的上方，锥形孔(5)与直孔(6)相连通，直孔(6)的直径小于锥形孔(5)的上端直径，锥形孔(5)的上端直径与上模孔(2)的直径相同，锥形孔(5)的截面夹角为30°～60°，下模(3)上设有内模孔，内模(4)搁置在下模(3)的内模孔内，上模(1)与下模(3)通过法兰由螺栓连接，上模孔(2)与锥形孔(5)相连通。2CN101985776A说明书1/6页一种碲化铋基热电材料的制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种热电材料的制备方法。具体说是涉及一种具有晶粒择优取向的碲化铋基热电材料的制备方法。背景技术[0002]热电材料是利用热电效应将热能和电能直接相互耦合相互转换的一种材料，热电转换技术是利用半导体热电材料的赛贝克(Seebeck)效应和帕尔贴(Peltier)效应将热能和电能进行直接转换的技术，包括热电发电和热电制冷两种方式。不论在发电方面(如利用深层空间作业的宇宙飞船的发送机内外温差建立自动发电系统供长期宇航作业)，还是从环境保护、无震动、无噪声、微型化、易于控制、可靠性、寿命长等角度出发，热电材料都具有不可取代的优点。目前，热电材料已经成功应用到人造卫星，太空飞船，高性能接收器和传感器等领域。热电材料热电性能的优劣主要由温差电优值Z来表征：Z用下式定义：[0003]Z＝S2σ/κ[0004]其中S是Seebeck系数(V/K)；σ是电导率(Ω-１·m-1)；κ是热导率(W·m-1·K-1)。[0005]Bi2Te3基半导体合金是目前知道的室温下性能最好的热电材料。Bi2Te3是一种天然的层状结构材料，晶体结构为R3m斜方晶系，晶胞参数为a＝0.1395nm，b＝3.0440nm。Bi2Te3化合物为六面层状结构，单位晶胞内原子数为15，在单胞c轴方向，Bi和Te的原子层按Te1Bi-Te2-Bi-Te1方式交替循环排列。在Te1Bi-Te2-Bi-Te1原子层内部的成键方式为共价键，而在Te1-Te1层间为范德华力结合，层间距为0.252nm，其结构可视为六面体层状结构，其解理面是沿垂直于晶体C轴的(001)面，而在两相邻的Te原子层间最容易发生解理。研究表明，Bi2Te3基热电材料沿垂直于解理面方向的电子迁移率是沿平行于解理面方向的数值的1/4，而沿垂直于解理面方向的空穴迁移率则是沿平行于解理面方向的数值的1/3。显然，Bi2Te3材料中的迁移率的各向异性是较为明显的，平行于解理面方向上具有最大的热电优值。所以控制材料的晶粒结构，改善其晶粒取向以期在某一方向上获得更大的品质因素是提高Bi2Te3基热电材料性