[发明专利]一种碲化铋基热电材料的套管锻压制备方法

权利要求书

1.一种碲化铋基热电材料的套管锻压制备方法，其特征在于：该方包括下述步骤：

(1)备料：以Bi、Te、Sb的单质为原料，按化学式(Bi_1-xSb_x)₂Te₃配料，其中0＜x≤0.9；或以Bi、Te、Se的单质为原料，按化学式Bi₂(Se_yTe_1-y)₃配料，其中0＜y≤0.2，将所配原料以熔炼方式制成碲化铋基块体材料，之后将该材料经粉碎、研磨和过筛制成粉末备用；

(2)装管：将上述粉末装入套管，套管置于冷压模中，用压力机将粉末压实成块体坯料，之后去除高于块体坯料的多余的套管，使套管与块体坯料的上下沿平齐；

(3)预烧结：将带有套管的块体坯料放置于热锻模具中，块体坯料与套管连同热锻模具加热到300～580℃，加热保温3Min～1h；

(4)锻压：在加热和保温完毕后，施加以20～900MPa的锻压压力将带套管的碲化铋基块体合金热电材料墩锻至充满模腔，或进行保压，以该压力保持1～20Min的时间；或不进行保压，将带套管的碲化铋基块体合金热电材料直接从热锻模具中取出；

(5)去皮：将带套管的碲化铋基块体合金热电材料从热锻模具中取出之后，待冷却到室温后，去除套管，即得到所需的碲化铋基块体热电材料。

2.根据权利要求1所述的碲化铋基热电材料的套管锻压制备方法，其特征在于：所述的化学式(Bi_1-xSb_x)₂Te₃(0＜x≤0.9)是P型碲化铋基材料；所述的化学式Bi₂(Se_yTe_1-y)₃(0＜y≤0.2)是N型碲化铋基材料。

3.根据权利要求1所述的碲化铋基热电材料的套管锻压制备方法，其特征在于：在所述的步骤(1)中，所述的熔炼方式为真空炉熔炼、真空感应加热熔炼或真空区域熔炼。

4.根据权利要求1所述的碲化铋基热电材料的套管锻压制备方法，其特征在于：在所述的步骤(1)中，所制成粉末的粒度小于100目。

5.根据权利要求1所述的碲化铋基热电材料的套管锻压制备方法，其特征在于：在所述的步骤(2)中，所述套管为铝套管，其中，铝套管的材料为纯铝或铝合金材料，铝管的壁厚为0.2～3mm。

6.根据权利要求1所述的碲化铋基热电材料的套管锻压制备方法，其特征在于：在所述的步骤(3)中，加热温度为400～480℃。

7.根据权利要求1所述的碲化铋基热电材料的套管锻压制备方法，其特征在于：在所述的步骤(3)中，加热保温时间为3～10Min。

8.根据权利要求1所述的碲化铋基热电材料的套管锻压制备方法，其特征在于：在所述的步骤(4)中，所施加的锻压压力为50～300Mpa。

9.根据权利要求1所述的碲化铋基热电材料的套管锻压制备方法，其特征在于：在所述的步骤(4)中，进行保压的时间为3～10Min。

10.根据权利要求1所述的碲化铋基热电材料的套管锻压制备方法，其特征在于：在所述的步骤(3)的预烧结和步骤(4)的锻压过程中，是在大气中进行；或在保护气氛中进行，即向热锻模具中通入氩气或氮气用于防止碲化铋基块体合金热电材料被氧化。

11.根据权利要求1所述的碲化铋基热电材料的套管锻压制备方法，其特征在于：在所述的步骤(4)中，所述的锻压操作采用普通的液压机、带加热装置的锻压机、非真空热压机或真空热压机。

12.根据权利要求1所述的碲化铋基热电材料的套管锻压制备方法，其特征在于：在所述的步骤(3)的预烧结和步骤(4)的锻压过程中，所述的预烧结和锻压操作采用带加热装置的锻压机，或热压机；或者在普通液压机的操作台上另加环形加热装置，将块体坯料与铝套管连同热锻模具放置在位于液压机操作台上的环形加热装置中，进行预烧结和锻压。

13.根据权利要求1所述的碲化铋基热电材料的套管锻压制备方法，其特征在于：在所述的步骤(4)中，锻压模具的内径与铝套管的外径之比为1.01-3，以保证样品有足够的变形空间。