[发明专利]一种热电磁制冷器件及其制备方法

权利要求书

1.一种热电磁制冷元器件的制备方法，其特征在于，包括热电磁块体材料的制备、粒籽加工切割、粒籽表面处理和器件组装集成步骤，其中热电磁制冷元器件包括电极块及间隔连接至其一侧的n型热电磁致冷臂和p型热电磁致冷臂，具体制备步骤包括：

1)热电磁块体材料的制备

分别将n型和p型热电材料粉体分成若干份，然后将其与含量递增或递减的磁热材料混合，并依次逐层铺设在磨具中，进行压制，烧结，分别得n型热电磁块体材料和p型热电磁块体材料；

2)分别对所得n型热电磁块体材料和p型热电磁块体材料进行切割，得热电磁材料粒籽；

3)在所得n型和p型热电磁材料粒籽的上、下表面设置界面阻挡层，得n型热电磁致冷臂和p型热电磁致冷臂；

4)器件组装集成；采用电极块将间隔设置的n型热电磁致冷臂和p型热电磁致冷臂的上表面进行连接，即得所述热电磁制冷元器件。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述n型热电材料为Bi₂(Te,Se)₃基合金；p型热电材料(Bi,Sb)₂Te₃基合金热电材料；所述磁热材料为Gd、YbAl₃或La(Fe,Si)₁₃。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述n型热电磁块体材料和p型热电磁块体材料中，磁热材料的掺量为10～30wt％。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述n型热电磁块体材料和p型热电磁块体材料的制备步骤中：将所得n型或p型热电材料粉体平均分成N份；将磁热材料按等差比例从0开始分成N份。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)所述烧结步骤采用SPS烧结工艺，具体工艺参数包括：首先室温下预加压至15～25MPa，经3～5min首先升温至320～340℃，继续经1～2min升温至340～350℃，保温2～10min至350～360℃；然后在45～60MPa下经5～10min升温至400～420℃，经1～3min继续升温至420～430℃，最后经3～5min保温至430～450℃，随炉冷至室温。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述磁热材料按等差比例沿SPS烧结压力方向逐层分布。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述将n型热电磁块体材料和p型热电磁块体材料为直角梯形块体或弧形块体。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述界面阻挡层包括镍层或镍合金层。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述电极块为铜电极、铝电极或镍电极；其截面为弓形或弧形；其中电极块的下端面与n型或p型热电磁材料粒籽的上端面相配合。

10.权利要求1～9任一项所述制备方法制备的热电磁制冷元器件。