[实用新型]一种碲化铋温差电材料用热挤压模具

说明书

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。Bi₂Te₃化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，L1-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，H1-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，C1-挤压角30°～60°，R1-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；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。

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。

附图说明

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Ф30mm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℃、500℃、550℃。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℃烧结的样品进行了电导率的测试。

表1