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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201410528216.5 (22)申请日 2014.10.09 H01L 35/16(2006.01) H01L 35/34(2006.01) C22C 29/00(2006.01) C22F 1/16(2006.01) (71)申请人 广东先导稀材股份有限公司 地址 511517 广东省清远市清新县禾云镇工 业区 （鱼坝公路旁） 广东先导稀材股份 有限公司 (72)发明人 高远 朱刘 李坚 李德全 蒋和平 (74)专利代理机构 北京集佳知识产权代理有限 公司 11227 代理人 赵青朵 (54) 发明名称 一种碲铋基热电材料的制备方。
2、法 (57) 摘要 本发明提供了一种碲铋基热电材料的制 备方法， 包括 ： 将碲铋基晶体材料进行热压， 得 到碲铋基热电材料 ； 所述碲铋基晶体材料具有 Te3BixSb2-x的通式， 0.4 x 0.6 ； 所述碲铋基 晶体材料的晶粒尺寸为 50 微米 150 微米 ； 所 述热压的温度为 320 580， 所述热压的保温 时间为 5 分钟 180 分钟。本发明提供了一种热 压模具， 包括 ： 上模头， 模腔， 下模头 ； 所述上模头 和下模头能够嵌入到所述模腔的内部 ； 与所述模 腔连接的冷却装置 ； 设置在所述模腔上的加热装 置。 采用本发明提供的热压工艺对具有Te3BixSb2-x 通。
3、式的碲铋基晶体材料进行热压， 制备得到的碲 铋基热电材料同时具有较好的力学性能和热电性 能。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书10页 附图2页 (10)申请公布号 CN 104393163 A (43)申请公布日 2015.03.04 CN 104393163 A 1/1 页 2 1. 一种碲铋基热电材料的制备方法， 包括 ： 将碲铋基晶体材料进行热压， 得到碲铋基热电材料 ； 所述碲铋基晶体材料具有式 I 所示的通式 ： Te3BixSb2-x 式 I ； 式 I 中， 0.4 x 0.6 ； 所述碲铋基晶体材料的晶粒。
4、尺寸为 50 微米 150 微米 ； 所述热压的温度为 320 580， 所述热压的保温时间为 5 分钟 180 分钟。 2. 根据权利要求 1 所述的方法， 其特征在于， 所述碲铋基晶体材料的晶粒尺寸为 80 微 米 120 微米。 3. 根据权利要求 1 所述的方法， 其特征在于， 所述碲铋基晶体材料的制备方法为 ： 将碲源、 铋源和锑源熔炼， 得到合金液 ； 将所述合金液进行冷淬， 得到碲铋基晶体材料。 4. 根据权利要求 3 所述的方法， 其特征在于， 所述熔炼的温度为 600 900 ； 所述熔炼的时间为 15 分钟 480 分钟。 5. 根据权利要求 3 所述的方法， 其特征在于，。
5、 所述冷淬的方法为水冷， 所述水冷时水的 温度为 20 30。 6. 根据权利要求 1 所述的方法， 其特征在于， 将所述碲铋基晶体材料进行热压之前， 还 包括 ： 将所述碲铋基晶体材料进行粉碎， 得到碲铋基粉体材料 ； 所述碲铋基粉体材料的粒度为 80 微米 150 微米。 7. 根据权利要求 6 所述的方法， 其特征在于， 所述粉碎的方法为交叉敲击式粉碎。 8. 根据权利要求 1 所述的方法， 其特征在于， 所述热压的压力为 2MPa 35MPa。 9. 根据权利要求 1 所述的方法， 其特征在于， 所述热压的升温速率为 5 /min 100 /min。 10. 一种热压模具， 包括 ： 。
6、上模头， 模腔， 下模头 ； 所述上模头和下模头能够嵌入到所述模腔的内部 ； 与所述模腔连接的冷却装置 ； 设置在所述模腔上的加热装置。 权 利 要 求 书 CN 104393163 A 2 1/10 页 3 一种碲铋基热电材料的制备方法 技术领域 0001 本发明涉及热电材料技术领域， 尤其涉及一种碲铋基热电材料的制备方法。 背景技术 0002 热电材料是一种能够实现热能和电能之间直接相互转换的功能材料。 用热电材料 制作的器件具有体积小、 无噪音、 无污染、 无运动部件等优点， 在温差电致冷和温差发电方 面具有极为重要的应用前景。 目前， 热电材料已经广泛应用于民用行业和高技术领域， 如小。
7、 冰箱、 饮水机、 人造卫星、 太空飞船、 高性能接收器和传感器等。 0003 热电材料的热电性能用热电优值 ZT 来表征， ZT S2T/(S 是 Seebeck 系数， 是电导率， 是热导率， T 是绝对温度 )。只有 ZT 值大于 1， 且有良好的机械性能和稳定 性的热电材料， 才有商业开发价值。 热电材料的热电优值越大， 热电材料的热电转换效率越 高。 碲铋基热电材料是目前热电性能较好的室温热电材料， 其热电性能为各向异性， 在平行 于基面 (00l) 的方向上具有最佳的热电性能。为了获得最佳的热电性能， 在制备碲铋基热 电材料的过程中需要考虑材料的晶粒取向性， 通常采用区熔法制备具有。
8、晶粒取向的晶体材 料， 但由于区熔时液相向固相的转变过程中常常会出现成分偏析， 加之熔融状态的铋、 碲等 低熔点元素易挥发， 使制备得到的碲铋基热电材料的力学性能较差。 0004 为了克服上述技术的缺点， 现有技术采用区熔生长和热压相结合的方法制备碲铋 基热电材料。如申请号为 200610154816.5 的中国专利公开了一种碲化铋基热电材料的制 备工艺， 包括 ： 用区熔法制备碲化铋基晶体材料， 采用区熔的温度为 700 800， 升温速 率为 25 /min， 区熔宽度为 30mm 40mm， 温度梯度为 25 /cm 50 /cm， 生长速度为 25mm/h 30mm/h ； 将得到的晶。
9、体材料置于质量浓度为 10 15的氢氟酸溶液中浸泡 30 分钟， 取出后用酒精和去离子水清洗， 直至其表面的 pH 值为 7， 在真空中干燥 ； 或直接采取 机械打磨的方式， 以去除表面的氧化物杂质层 ； 将上述处理后的晶体材料进行粉碎， 得到粉 体 ； 采用标准筛对粉体进行过筛， 使所述粉体形成不同的粒度分布， 选取初始粒度为 180 微 米 380 微米的粉体、 120 微米 180 微米的粉体或 96 微米 120 微米的粉体为原料进行 热压烧结， 采用的烧结温度为 330 550， 升温速率为 10 /min 100 /min， 保温时 间为 5 分钟 120 分钟， 烧结压力为 60。
10、MPa 80MPa。 0005 现有技术提供的这种方法制备得到的碲铋基热电材料虽然具有较好的力学性能， 但是其热电性能较差。因此， 现有技术提供的碲铋基热电材料不能同时具有较好的热电性 能和力学性能。 发明内容 0006 有鉴于此， 本发明的目的在于提供一种碲铋基热电材料的制备方法， 本发明提供 的方法制备得到的碲铋基热电材料同时具有较好的热电性能和力学性能。 0007 本发明提供了一种碲铋基热电材料的制备方法， 包括 ： 0008 将碲铋基晶体材料进行热压， 得到碲铋基热电材料 ； 说 明 书 CN 104393163 A 3 2/10 页 4 0009 所述碲铋基晶体材料具有式 I 所示的。
11、通式 ： 0010 Te3BixSb2-x式 I ； 0011 式 I 中， 0.4 x 0.6 ； 0012 所述碲铋基晶体材料的晶粒尺寸为 50 微米 150 微米 ； 0013 所述热压的温度为 320 580， 所述热压的保温时间为 5 分钟 180 分钟。 0014 优选的， 所述碲铋基晶体材料的晶粒尺寸为 80 微米 120 微米。 0015 优选的， 所述碲铋基晶体材料的制备方法为 ： 0016 将碲源、 铋源和锑源熔炼， 得到合金液 ； 0017 将所述合金液进行冷淬， 得到碲铋基晶体材料。 0018 优选的， 所述熔炼的温度为 600 900 ； 0019 所述熔炼的时间为 。
12、15 分钟 480 分钟。 0020 优选的， 所述冷淬的方法为水冷， 所述水冷时水的温度为 20 30。 0021 优选的， 将所述碲铋基晶体材料进行热压之前， 还包括 ： 0022 将所述碲铋基晶体材料进行粉碎， 得到碲铋基粉体材料， 所述碲铋基粉体材料的 粒度为 80 微米 150 微米。 0023 优选的， 所述粉碎的方法为交叉敲击式粉碎。 0024 优选的， 所述热压的压力为 2MPa 35MPa。 0025 优选的， 所述热压的升温速率为 5 /min 100 /min。 0026 本发明提供了一种热压模具， 包括 ： 0027 上模头， 模腔， 下模头 ； 0028 所述上模头和。
13、下模头能够嵌入到所述模腔的内部 ； 0029 与所述模腔连接的冷却装置 ； 0030 设置在所述模腔上的加热装置。 0031 本发明提供了一种碲铋基热电材料的制备方法， 包括 ： 将碲铋基晶体材料进行热 压， 得到碲铋基热电材料 ； 所述碲铋基晶体材料具有 Te3BixSb2-x的通式， 0.4 x 0.6 ； 所 述碲铋基晶体材料的晶粒度尺寸为50微米150微米 ； 所述热压的温度为320580， 所述热压的保温时间为 5 分钟 180 分钟。采用本发明提供的热压工艺对具有 Te3BixSb2-x 通式的碲铋基晶体材料进行热压， 能够抑制所述碲铋基晶体材料中晶粒的长大， 从而使本 发明提供的。
14、方法制备得到的碲铋基热电材料同时具有较好的力学性能和热电性能。 实验结 果表明， 本发明提供的方法制备得到的碲铋基热电材料的抗弯强度为 60MPa 80MPa， 热电 优值为 0.9K 1.1K。 0032 此外， 本发明提供的方法制备得到的碲铋基热电材料还具有较好的加工性能 ； 而 且本发明提供的方法工艺简单、 成本较低、 生产周期短， 可用于规模化生产。 0033 本发明提供了一种热压模具， 包括 ： 上模头， 模腔， 下模头 ； 所述上模头和下模头 能够嵌入到所述模腔的内部 ； 与所述模腔连接的冷却装置 ； 设置在所述模腔上的加热装 置。 本发明优选采用所述结构的热压模具进行热压， 制备。
15、得到碲铋基热电材料 ； 这种结构的 热压模具能够快速加热和冷却， 更好的满足本发明制备碲铋基热电材料过程中对热压工艺 参数的要求， 进一步提高本发明制备得到的碲铋基热电材料的力学性能和电学性能。 说 明 书 CN 104393163 A 4 3/10 页 5 附图说明 0034 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案， 下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的附图仅仅是本 发明的实施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下， 还可以根据 提供的附图获得其他的附图。 0035 图 1 为本发明实施例提供的热压模具。
16、的结构示意图 ； 0036 图 2 为本发明实施例 1 制备得到的碲铋基晶体材料的 XRD 衍射图谱。 具体实施方式 0037 下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完整地描述， 显然， 所描述的实施例 仅仅是本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例， 本领域普通 技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例， 都属于本发明保护的范 围。 0038 本发明提供了一种碲铋基热电材料的制备方法， 包括 ： 0039 将碲铋基晶体材料进行热压， 得到碲铋基热电材料 ； 0040 所述碲铋基晶体材料具有式 I 所示的通式 ： 0041 Te3BixSb2-x式 I。
17、 ； 0042 式 I 中， 0.4 x 0.6 ； 0043 所述碲铋基晶体材料的晶粒尺寸为 50 微米 150 微米 ； 0044 所述热压的温度为 320 580， 所述热压的保温时间为 5 分钟 180 分钟。 0045 采用本发明提供的热压工艺对具有 Te3BixSb2-x通式的碲铋基晶体材料进行热压， 能够抑制所述碲铋基晶体材料中晶粒的长大， 从而使本发明提供的方法制备得到的碲铋基 热电材料同时具有较好的力学性能和热电性能。此外， 本发明提供的方法制备得到的碲铋 基热电材料还具有较好的加工性能 ； 而且本发明提供的方法工艺简单、 成本较低、 生产周期 较短， 可用于规模化生产。 0。
18、046 本发明将碲铋基晶体材料进行热压， 得到碲铋基热电材料。 在本发明中， 所述碲铋 基晶体材料具有式 I 所示的通式 ： 0047 Te3BixSb2-x式 I ； 0048 式 I 中， 0.4 x 0.6。 0049 在本发明中， 优选的， 0.45x0.55 ； 更优选的， 0.48x0.52。 在本发明中， 所述碲铋基晶体材料的晶粒尺寸为 50 微米 150 微米， 优选为 80 微米 120 微米， 更优选 为 90 微米 110 微米。本发明采用晶粒细小的碲铋基晶体材料制备碲铋基热电材料， 采用 这种碲铋基晶体材料能够提高本发明制备得到的碲铋基热电材料的力学性能和电学性能。 0。
19、050 在本发明中， 所述碲铋基晶体材料的制备方法优选为 ： 0051 将碲源、 铋源和锑源熔炼， 得到合金液 ； 0052 将所述合金液进行冷淬， 得到碲铋基晶体材料。 0053 本发明优选采用这种熔炼 - 冷淬的工艺制备碲铋基晶体材料。这种工艺制备得到 的碲铋基晶体材料的晶粒细小， 从而使本发明制备得到的碲铋基热电材料同时具有较好的 热电性能和力学性能。 说 明 书 CN 104393163 A 5 4/10 页 6 0054 本发明优选将碲源、 铋源和锑源熔炼， 得到合金液。在本发明中， 所述熔炼的温度 优选为 600 900， 更优选为 650 850， 最优选为 700 800。在本。
20、发明中， 所 述熔炼的时间优选为 15 分钟 480 分钟， 更优选为 30 分钟 450 分钟， 最优选为 100 分 钟 400 分钟， 最最优选为 200 分钟 300 分钟。本发明优选在无氧的条件下进行熔炼， 更 优选在真空的条件下进行熔炼。 0055 在本发明中， 所述碲源优选为单质碲。 在本发明中， 所述碲源的纯度优选4N。 在 本发明中， 所述铋源优选为单质铋。在本发明中， 所述铋源的纯度优选 4N。在本发明中， 所述锑源优选为单质锑。 在本发明中， 所述锑源的纯度优选4N。 本发明对所述碲源、 铋源 和锑源的来源没有特殊的限制， 可由市场购买获得。 0056 在本发明中， 所述。
21、碲源、 铋源和锑源的用量按照目标分子式进行配料， 所述目标分 子式为 Te3BixSb2-x， 0.4 x 0.6。 0057 得到合金液后， 本发明优选将所述合金液进行冷淬， 得到碲铋基晶体材料。 在本发 明中， 所述冷淬的方法优选为水淬。在本发明中， 所述水淬时水的温度优选为 20 30， 更优选为 22 28， 最优选为 24 26。在本发明中， 所述冷淬的时间优选为 10 分 钟 30 分钟， 更优选为 15 分钟 25 分钟， 最优选为 20 分钟。在本发明中， 所述水淬时的 水优选为纯水。 0058 本发明将碲铋基晶体材料进行热压， 得到碲铋基热电材料。在本发明中， 所述热 压的温。
22、度为 320 580， 优选为 350 550， 更优选为 400 500， 最优选为 420 480。在本发明中， 所述热压的保温时间为 5 分钟 180 分钟， 优选为 10 分钟 150 分钟， 更优选为 30 分钟 120 分钟， 最优选为 50 分钟 100 分钟。本发明优选采用这 种较低的温度和较短的保温时间的热压工艺制备碲铋基热电材料， 这种热压工艺可抑制所 述碲铋基晶体材料中碲、 铋等低熔点元素的挥发， 较好的控制碲铋基晶体材料的化学组成， 使本发明制备得到的碲铋基热电材料同时具有较好的热电性能和力学性能 ； 这种热压工艺 的温度较低、 时间较短， 因此无需在无氧的条件下进行热。
23、压， 使本发明提供的碲铋基热电材 料的制备方法工艺简单， 操作简便， 利于进行大规模生产。 0059 在本发明中， 所述热压的压力优选为 2MPa 35MPa， 更优选为 5MPa 30MPa， 最优 选为 10MPa 25MPa， 最最优选为 15MPa 20MPa。在本发明中， 所述热压的升温速率优选 为 5 /min 100 /min， 更优选为 10 /min 90 /min， 最优选为 20 /min 70 / min， 最最优选为 40 /min 60 /min。 0060 本发明对所述热压的设备没有特殊的限制， 采用本领域技术人员熟知的热压机 即可。在本发明的实施例中， 所述热压。
24、机可以为东莞市铭锵机械设备有限公司提供的 TYA-100T 型号的四柱框式油压机。 0061 本发明提供了一种热压模具， 包括 ： 0062 上模头， 模腔， 下模头 ； 0063 所述上模头和下模头能够嵌入到所述模腔的内部 ； 0064 与所述模腔连接的冷却装置 ； 0065 设置在所述模腔上的加热装置。 0066 本发明优选采用具有上述结构的热压模具进行热压， 这种结构的热压模具能够快 速加热和冷却， 以更好的满足本发明制备碲铋基热电材料过程中对热压工艺参数的要求， 说 明 书 CN 104393163 A 6 5/10 页 7 进一步提高本发明制备得到的碲铋基热电材料的电学性能和力学性能。
25、。 0067 本发明提供的热压模具包括上模头。 在本发明中， 所述上模头的形状优选为矩形。 在本发明中， 所述上模头的材质优选为模具钢， 更优选为 3Cr2W8V。图 1 为本发明实施例提 供的热压模具的结构示意图， 如图 1 所示， 图 1 中 8 为上模头。 0068 本发明提供的热压模具包括下模头。 在本发明中， 所述下模头的形状优选为矩形。 在本发明中， 所述下模头的材质优选为模具钢， 更优选为3Cr2W8V。 在本发明的实施例中， 如 图 1 所示， 6 为下模头。 0069 本发明提供的热压模具包括模腔。在本发明中， 所述模腔的形状优选为矩形。在 本发明中， 所述上模头和下模头能够。
26、嵌入到所述模腔中。 在本发明中， 所述模腔的材质优选 为模具钢， 更优选为 3Cr2W8V。在本发明的实施例中， 如图 1 所示， 4 为模腔。 0070 本发明提供的热压模具包括与所述模腔连接的冷却装置。在本发明中， 所述冷却 装置优选为水冷夹板。 在本发明中， 所述冷却装置优选设置在所述模腔的两侧， 与所述模腔 的外壁相接触。在本发明中， 所述冷却装置能够使所述热压模具快速冷却。在本发明中， 所 述冷却装置的材质优选为不锈钢， 更优选为304不锈钢。 在本发明的实施例中， 如图1所示， 10 为水冷夹板。 0071 本发明提供的热压模具包括加热装置。在本发明中， 所述加热装置设置在所述模 。
27、腔上， 优选设置在所述模腔上凹槽的四周。 在本发明中， 所述加热装置用于所述热压模具的 快速加热。在本发明中， 所述加热装置优选为加热棒。在本发明中， 所述加热装置的材质优 选为不锈钢， 更优选为 440C 不锈钢。在本发明的实施例中， 如图 1 所示， 7 为加热棒。 0072 本发明提供的热压模具优选还包括上顶板， 所述上顶板和所述上模头的一端连 接。在本发明中， 所述上顶板的材质优选为模具钢， 更优选为 NAK55 钢。在本发明的实施例 中， 如图 1 所示， 12 为上顶板。 0073 本发明提供的热压模具优选还包括侧板。在本发明中， 所述侧板与所述模腔的外 壁连接。 在本发明中， 所。
28、述侧板优选设置在所述模腔的两侧， 所述侧板的设置位置与所述冷 却装置的设置位置不同。在本发明中， 所述侧板的材质优选为不锈钢， 更优选为 304 不锈 钢。在本发明的实施例中， 如图 1 所示， 11 为侧板。 0074 本发明提供的热压模具优选还包括第一把手。在本发明中， 所述第一把手优选设 置在所述模腔两侧的外壁上， 所述第一把手与所述侧板在所述模腔的同侧。本发明对所述 第一把手的形状没有特殊的限制， 所述第一把手能够方便搬运所述模腔， 满足实际操作条 件即可。在本发明中， 所述第一把手的形状优选为 U 型。在本发明中， 所述第一把手的材质 优选为不锈钢， 更优选为 304 不锈钢。在本发。
29、明的实施例中， 如图 1 所示， 9 为第一把手。 0075 本发明提供的热压模具优选还包括支撑块。在本发明中， 所述支撑块和所述下模 头连接。在本发明中， 所述支撑块用于支撑所述下模头。在本发明中， 所述支撑块的材质优 选为模具钢， 更优选为 3Cr2W8V。在本发明的实施例中， 如图 1 所示， 5 为支撑块。 0076 本发明提供的热压模具优选还包括支撑板。在本发明中， 所述支撑板设置在所述 支撑块的两侧， 所述支撑板和所述模腔连接。在本发明中， 所述支撑板用于支撑所述模腔。 在本发明中， 所述支撑板的材质优选为模具钢， 更优选为3Cr2W8V。 在本发明的实施例中， 如 图 1 所示，。
30、 3 为支撑板。 0077 本发明提供的热压模具优选还包括底板。在本发明中， 所述底板和所述支撑板和 说 明 书 CN 104393163 A 7 6/10 页 8 支撑块连接， 所述支撑板和支撑块固定在所述底板上。 在本发明中， 所述底板的材质优选为 模具钢， 更优选为 NAK55 钢。在本发明的实施例中， 如图 1 所示， 2 为底板。 0078 本发明提供的热压模具优选还包括第二把手。在本发明中， 所述第二把手优选设 置在所述底板上。本发明对所述第二把手的形状没有特殊的限制， 所述第二把手能够方便 搬运热压模具， 满足实际操作条件即可。在本发明中， 所述第二把手的形状优选为 U 型。在 。
31、本发明中， 所述第二把手的材质优选为不锈钢， 更优选为 304 不锈钢。 0079 本发明提供的热压模具优选还包括热压机平台。在本发明中， 所述热压机平台和 所述底板连接， 用以支撑底板。在本发明中， 所述热压机平台的材质优选为模具钢。在本发 明的实施例中， 如图 1 所示， 1 为液压机平台。 0080 在所述热压的过程中， 本发明优选采用碳质脱模材料对所述热压模具进行保护。 本发明优选将所述碳质脱模材料涂覆在所述热压模具中模腔的内表面， 防止所述碲铋基晶 体材料直接与所述模腔内表面接触。本发明对所述碳质脱模材料的来源没有特殊的限制， 可由市场购买获得。 0081 在本发明中， 所述热压包括。
32、冷却， 所述冷却的方式优选为自然冷却或水冷。 在本发 明中， 所述冷却的温度优选为 20 30， 更优选为 22 28， 最优选为 24 26。 在本发明中， 所述冷却的时间优选为 10 分钟 30 分钟， 更优选为 15 分钟 25 分钟， 最优 选为 20 分钟。 0082 在将所述碲铋基晶体材料进行热压之前， 本发明优选将所述碲铋基材料进行粉 碎， 得到碲铋基粉体材料。本发明优选将所述碲铋基粉体材料进行热压。 0083 在本发明中， 所述粉碎后得到的碲铋基粉体材料的粒度优选为 80 微米 150 微 米， 更优选为 90 微米 130 微米， 最优选为 100 微米 120 微米。本发明。
33、优选在无氧的条 件下进行所述粉碎， 更优选在手套箱中惰性气体保护的条件下进行所述粉碎。 0084 在本发明中， 所述粉碎的方法优选为交叉敲击式粉碎。本发明优选采用这种粉碎 方法将所述碲铋基晶体材料进行粉碎， 这种方法粉碎得到的碲铋基粉体材料的粒径分布较 窄， 粒度均匀， 从而进一步地提高本发明提供的碲铋基热电材料的热电性能和力学性能。 本 发明对所述粉碎的设备没有特殊的限制， 采用本领域技术人员熟知的交叉敲击粉碎工具即 可。 0085 得到碲铋基粉体材料后， 本发明优选将所述碲铋基粉体材料进行筛分， 得到具有 一定粒度分布的碲铋基粉体材料。在本发明中， 所述碲铋基粉体材料的粒度优选为 80 微。
34、 米 150 微米， 更优选为 90 微米 130 微米， 最优选为 100 微米 120 微米。本发明优选 在无氧的条件下进行所述筛分， 更优选在手套箱中惰性气体的保护下进行所述筛分。本发 明对所述筛分的设备没有特殊的限制， 采用本领域技术人员熟知的振动筛即可。 0086 本发明提供的方法制备得到的碲铋基热电材料的形状优选为方形棒， 这种方形棒 碲铋基热电材料的热电性能和力学性能较为均匀。在本发明中， 所述碲铋基热电材料的长 优选为 20mm 30mm， 更优选为 24mm 28mm， 最优选为 25mm ； 宽优选为 20mm 30mm， 更优 选为 24mm 28mm， 最优选为 25m。
35、m ； 高优选为 95mm 115mm， 更优选为 100mm 110mm， 最优 选为 105mm。 0087 将本发明提供的方法制备得到的碲铋基热电材料按照 ASTM D790-2003 未增强和 增强塑料及电绝缘材料弯曲性的标准试验方法 的标准， 测试其抗弯强度， 测试结果为， 本 说 明 书 CN 104393163 A 8 7/10 页 9 发明提供的方法制备得到的碲铋基热电材料的抗弯强度为 60MPa 80MPa。 0088 采用日本爱发科 - 理工 (Ulvac-riko) 公司提供的 ZEM-3(M10) 型热电测量仪， 测 试本发明提供的方法制备得到的碲铋基热电材料的电导率和。
36、塞贝克 (Seebeck) 系数， 采用 德国耐驰 (Netzsch) 公司提供的 LFA437 型激光热导分析仪测试本发明提供的方法制备得 到的碲铋基热电材料的热导率， 根据电导率、 赛贝克系数和热导率的数据， 计算本发明提供 的方法制备得到的碲铋基热电材料的热电优值。计算结果为， 本发明提供的方法制备得到 的碲铋基热电材料的热电优值为 0.9K 1.1K。 0089 将本发明提供的方法制备得到的碲铋基热电材料进行线切割， 可切割得到厚度 1mm 的材料， 由此可知， 本发明提供的方法制备得到的碲铋基热电材料具有较好的加工 性能。 0090 本发明提供了一种碲铋基热电材料的制备方法， 包括 。
37、： 将碲铋基晶体材料进行热 压， 得到碲铋基热电材料 ； 所述碲铋基晶体材料具有 Te3BixSb2-x的通式， 0.4 x 0.6 ； 所 述碲铋基晶体材料的晶粒尺寸为50微米150微米 ； 所述热压的温度为320580， 所 述热压的保温时间为 5 分钟 180 分钟。采用本发明提供的热压工艺对具有 Te3BixSb2-x通 式的碲铋基晶体材料进行热压， 能够抑制所述碲铋基晶体材料中晶粒的长大， 从而使本发 明提供的方法制备得到的碲铋基热电材料同时具有较好的力学性能和热电性能。此外， 本 发明提供的方法制备得到的碲铋基热电材料还具有较好的加工性能， 而且本发明提供的方 法工艺简单、 成本较。
38、低、 生产周期短， 可用于规模化生产。 0091 本发明以下实施例所用到的原料均为市售商品。 0092 实施例 1 0093 将纯度为 4N 的单质碲、 纯度为 4N 的单质铋和纯度为 4N 的单质锑按照摩尔比为 3:0.4:1.6 的比例进行配料， 所述单质碲、 单质铋和单质锑的总质量为 1Kg。 0094 将上述单质碲、 单质铋和单质锑装入洁净的石英管中， 将所述石英管抽真空至 10-2Pa 后封口 ； 将所述石英管在 780加热 3 小时后水淬， 冷却至 25， 得到碲铋基晶体材 料 ； 0095 将所述碲铋基晶体材料在手套箱中进行粉碎、 过筛， 得到碲铋基粉体材料， 所述碲 铋基粉体材。
39、料中质量百分含量为 90的粉体通过粒度为 120 微米的筛孔。 0096 将所述碲铋基粉体材料装入图 1 所示的热压模具中， 图 1 为本发明实施例提供的 热压模具的结构示意图 ； 在 2MPa 的压力下， 将所述热压模具以 50 / 分钟的升温速度升温 至 580保温 5 分钟， 采用水冷的方式将所述热压模具降温至 25， 得到碲铋基热电材料。 0097 将本发明实施例 1 制备得到的碲铋基晶体材料进行 XRD 衍射实验， 测试本发明实 施例 1 制备得到的碲铋基晶体材料的分子式， 测试结果如图 2 所示， 图 2 为本发明实施例 1 制备得到的碲铋基晶体材料的 XRD 衍射图谱， 由图 2。
40、 可知， 本发明实施例 1 制备得到的碲铋 基晶体材料的分子式为 Te3Bi0.4Sb1.6。 0098 采用 Mastersizer 2000 粒度分布仪测试本发明实施例 1 制备得到的碲铋基晶体 材料的晶粒尺寸， 测试结果为， 本发明实施例 1 制备得到的碲铋基晶体材料中 90的晶粒 尺寸 87 微米， 晶粒细小。 0099 采用 X 射线衍射仪测试本发明实施例 1 制备得到的碲铋基晶体材料的晶粒取向， 测试结果为， 本发明实施例 1 制备得到的碲铋基晶体材料的晶粒取向为 (001)。 说 明 书 CN 104393163 A 9 8/10 页 10 0100 按照上述技术方案所述的方法，。
41、 测试本发明实施例 1 提供的方法制备得到的碲铋 基热电材料的热电优值和抗弯强度， 测试结果为， 本发明实施例 1 提供的方法制备得到的 碲铋基热电材料的热电优值为 1.05K， 抗弯强度为 61MPa， 本发明实施例 1 提供的方法制备 得到的碲铋基热电材料同时具有较好的热电性能和力学性能。 0101 实施例 2 0102 将纯度为 4N 的单质碲、 纯度为 4N 的单质铋和纯度为 4N 的单质锑按照摩尔比为 3:0.5:1.5 的比例进行配料， 所述单质碲、 单质铋和单质锑的总质量为 1Kg。 0103 将上述单质碲、 单质铋和单质锑装入洁净的石英管中， 将所述石英管抽真空至 10-2Pa。
42、 后封口 ； 将所述石英管在 600加热 8 小时后水淬， 冷却至 25， 得到碲铋基晶体材 料 ； 0104 将所述碲铋基晶体材料在手套箱中进行粉碎、 过筛， 得到碲铋基粉体材料， 所述碲 铋基粉体材料中质量百分含量为 90的粉体通过粒度为 87 微米的筛孔。 0105 将所述碲铋基粉体材料装入图 1 所示的热压模具中， 图 1 为本发明实施例提供的 热压模具的结构示意图 ； 在 6MPa 的压力下， 将所述热压模具以 50 / 分钟的升温速度升温 至 460保温 2 小时， 采用水冷的方式将所述热压模具降温至 25， 得到碲铋基热电材料。 0106 按照实施例 1 所述的方法， 测试本发明。
43、实施例 2 制备得到的碲铋基晶体材料的分 子式， 测试结果为， 本发明实施例 2 制备得到的碲铋基晶体材料的分子式为 Te3Bi0.5Sb1.5。 0107 按照实施例 1 所述的方法， 测试本发明实施例 2 制备得到的碲铋基晶体材料的晶 粒尺寸， 测试结果为， 本发明实施例 2 制备得到的碲铋基晶体材料中 90的晶粒尺寸 82 微米， 晶粒细小。 0108 按照实施例 1 所述的方法， 测试本发明实施例 2 制备得到的碲铋基晶体材料的晶 粒取向， 测试结果为， 本发明实施例 2 制备得到的碲铋基晶体材料的晶粒取向为 (001)。 0109 按照上述技术方案所述的方法， 测试本发明实施例 2 。
44、提供的方法制备得到的碲铋 基热电材料的热电优值和抗弯强度， 测试结果为， 本发明实施例 2 提供的方法制备得到的 碲铋基热电材料的热电优值为 0.93K， 抗弯强度为 78MPa， 本发明实施例 2 提供的方法制备 得到的碲铋基热电材料同时具有较好的热电性能和力学性能。 0110 实施例 3 0111 将纯度为 4N 的单质碲、 纯度为 4N 的单质铋和纯度为 4N 的单质锑按照摩尔比为 3:0.6:1.4 的比例进行配料， 所述单质碲、 单质铋和单质锑的总质量为 1Kg。 0112 将上述单质碲、 单质铋和单质锑装入洁净的石英管中， 将所述石英管抽真空至 10-2Pa 后封口 ； 将所述石英。
45、管在 900加热 10 分钟后水淬， 冷却至 25， 得到碲铋基晶体材 料 ； 0113 将所述碲铋基晶体材料在手套箱中进行粉碎、 过筛， 得到碲铋基粉体材料， 所述碲 铋基粉体材料中质量百分含量为 90的粉体通过粒度为 100 微米的筛孔。 0114 将所述碲铋基粉体材料装入图 1 所示的热压模具中， 图 1 为本发明实施例提供的 热压模具的结构示意图 ； 在 35MPa 的压力下， 将所述热压模具以 20 / 分钟的升温速度升 温至 360保温 3 小时， 采用水冷的方式将所述热压模具降温至 25， 得到碲铋基热电材 料。 0115 按照实施例 1 所述的方法， 测试本发明实施例 3 制备。
46、得到的碲铋基晶体材料的分 说 明 书 CN 104393163 A 10 9/10 页 11 子式， 测试结果为， 本发明实施例 3 制备得到的碲铋基晶体材料的分子式为 Te3Bi0.6Sb1.4。 0116 按照实施例 1 所述的方法， 测试本发明实施例 3 制备得到的碲铋基晶体材料的晶 粒尺寸， 测试结果为， 本发明实施例 3 制备得到的碲铋基晶体材料中 90的晶粒尺寸 97 微米， 晶粒细小。 0117 按照实施例 1 所述的方法， 测试本发明实施例 3 制备得到的碲铋基晶体材料的晶 粒取向， 测试结果为， 本发明实施例 3 制备得到的碲铋基晶体材料的晶粒取向为 (001)。 0118 。
47、按照上述技术方案所述的方法， 测试本发明实施例 3 提供的方法制备得到的碲铋 基热电材料的热电优值和抗弯强度， 测试结果为， 本发明实施例 3 提供的方法制备得到的 碲铋基热电材料的热电优值为 1.06K， 抗弯强度为 81MPa， 本发明实施例 3 提供的方法制备 得到的碲铋基热电材料同时具有较好的热电性能和力学性能。 0119 实施例 4 0120 将纯度为 4N 的单质碲、 纯度为 4N 的单质铋和纯度为 4N 的单质锑按照摩尔比为 3:0.4:1.6 的比例进行配料， 所述单质碲、 单质铋和单质锑的总质量为 1Kg。 0121 将上述单质碲、 单质铋和单质锑装入洁净的石英管中， 将所述。
48、石英管抽真空至 10-2Pa 后封口 ； 将所述石英管在 780加热 3 小时后水淬， 冷却至 25， 得到碲铋基晶体材 料 ； 0122 将所述碲铋基晶体材料在手套箱中进行粉碎、 过筛， 得到碲铋基粉体材料， 所述碲 铋基粉体材料中质量百分含量为 90的粉体通过粒度为 150 微米的筛孔。 0123 将所述碲铋基粉体材料装入图 1 所示的热压模具中， 图 1 为本发明实施例提供的 热压模具的结构示意图 ； 在 5MPa 的压力下， 将所述热压模具以 50 / 分钟的升温速度升温 至420保温25分钟， 采用水冷的方式将所述热压模具降温至25， 得到碲铋基热电材料。 0124 按照实施例 1 所述的方法， 测试本发明实施例 4 制备得到的碲铋基晶体材料的分 子式， 测试结果为， 本发明实施例 4 制备得到的碲铋基晶体材料的分子式为 T。