[发明专利]一种高效制单相Mg2

权利要求书

1.一种高效制单相Mg₂(Si，Sn)基中温热电材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)配料：按照合金原子比Mg∶Sn/Si＝2∶1进行配料，由于Mg具有较强的挥发性，多加入5mol％的Mg进行补偿；

2)原始铸锭熔炼：在-0.5MPa氩气气氛下，在1500℃温度下，使混合均匀的Si和Sn颗粒在感应熔炼坩埚中融化，待Si和Sn粒熔化后再向感应熔炼坩埚中加入Mg颗粒，所有金属完全熔化后浇入铜模中得到铸锭；浇注所得的铸锭再重复熔炼2次得到原始铸锭；

3)高温度梯度定向凝固：将原始铸锭切割打磨成直径为14mm的棒料，并转移至定向凝固装置的石墨管中，石墨管竖直设置、底部封闭且为锥形，石墨管内壁涂有BN涂料，石墨管的外部依次套设有扁筒型的石墨发热体和电磁感应线圈，采用向下抽拉石墨管的方式进行定向凝固，定向凝固完成得到样品，其中，熔区高度为15mm，加热温度为1200℃，温度梯度为160-180K/cm，抽拉速度为1.0-1.2μm/s。

2.根据权利要求1所述的高效制单相Mg₂(Si，Sn)基中温热电材料的方法，其特征在于：所述温度梯度为180K/cm，所述抽拉速度为1μm/s。

3.根据权利要求1所述的高效制单相Mg₂(Si，Sn)基中温热电材料的方法，其特征在于：以5-10A/min的速度逐渐增加定向凝固装置中电磁感应线圈的电流，待加热到所需的温度后，锁定加热电流并保温15-30min后开始向下移动石墨管；石墨管移动完毕后，调整电磁感应线圈中的电流为零并关闭为电磁感应线圈供电的电源，定向凝固装置炉体、石墨管及其内部的样品试样经30-50min充分冷却。

4.根据权利要求1所述的高效制单相Mg₂(Si，Sn)基中温热电材料的方法，其特征在于：所述定向凝固装置的炉室内设置有用于测温的热电偶，所述热电偶贴紧在所述石墨发热体上或位于石墨发热体的内孔中。

5.根据权利要求1所述的高效制单相Mg₂(Si，Sn)基中温热电材料的方法，其特征在于，还包括：4)石墨管被抽拉出熔区的部分被室温温度的冷却液冷却，所述冷却液为Ga-In-Sn合金冷却液。

6.根据权利要求5所述的高效制单相Mg₂(Si，Sn)基中温热电材料的方法，其特征在于：所述冷却液承装于结晶室中，所述结晶室位于电磁感应线圈的下方且电磁感应线圈与结晶室之间夹设有隔热板，所述结晶室底部封闭且上部设置有允许石墨管进入的入管口，所述结晶室的高度允许石墨管向下抽拉达到最大行程。

7.根据权利要求5所述的高效制单相Mg₂(Si，Sn)基中温热电材料的方法，其特征在于：所述定向凝固装置的炉室内设置有驱动装置，所述驱动装置带动石墨管由上向下穿过所述电磁感应线圈并进入冷却液中，所述驱动装置包括竖直设置在所述炉室内的导轨、设置在所述导轨侧旁的驱动电机、竖直设置且由所述驱动电机驱动的丝杆、与所述丝杆配合设置的滑块和设置在所述滑块上的接头固定装置，所述石墨管的顶端由所述接头固定装置固定在滑块上。

8.根据权利要求7所述的高效制单相Mg₂(Si，Sn)基中温热电材料的方法，其特征在于：所述石墨管的上端螺纹连接在所述接头固定装置中，或，所述石墨管的上端被接头固定装置夹紧固定。