[发明专利]一种功能梯度温差电材料制备方法

说明书

技术领域

本发明属于温差电技术领域，特别是涉及一种功能梯度温差电材料的制备方法。

背景技术

温差电池是一种可以将电能直接转换成热能的能量转换装置，由热源和温差发电器件组成。该种电池具有结构紧凑、没有运动部件、可靠性高、不受环境条件影响等特点。国内外科学家们都在致力于进一步提高该电池的热电转换效率，而提高电池转换效率的最主要途径就是提高其使用的温差电材料的热电性能，即尽可能使每种材料均处于最佳温区工作，温差电材料在整个工作温度范围内处于最佳值，进而使制作的电池在总体上达到较高的转换效率。

近年来，功能梯度材料的概念被引入温差电领域，即将多种不同成份的温差电材料制成整体。

目前，多采用钎焊工艺将已成型不同成份的块体温差电材料连接在一起，钎接材料的选择以满足钎焊点的使用温度为前提，同时钎接温度要低于两种材料的软化点温度。这种方法虽然实现不同材料成为整体，但却在不同成份材料间产生钎接接触电阻，进而造成制备的功能梯度材料整体电阻增大，电性能有所降低，而且使用钎料也有可能对温差电本身性能产生毒化，影响其长期工作的可靠性。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有问题，提出整体电阻小、电性能高、温差电本身性能无毒化，并且长期工作的可靠性的一种功能梯度温差电材料制备方法。

本发明的目的是通过以下方案来实现的：

一种功能梯度温差电材料制备方法，步骤是：

步骤(1)：在中频炉中分别熔炼出熔点接近的两种合金材料；

步骤(2)：将步骤(1)中两种合金材料破碎成粉末，用80-240目的目筛进行过筛；

步骤(3)：选取步骤(2)中过筛后的部分两种粉末按质量比1∶1混合，用研钵混合成均匀的混合粉末作为过渡材料；

步骤(4)：按步骤(2)中过筛后的两种粉末之间加入步骤(3)中的过渡粉末置入石墨模具中；

步骤(5)：将步骤(4)中石墨模具进行热压或等离子放电烧结；

步骤(6)：压制结束后，待热压炉温度降至室温，取出模具，用千斤顶脱模取出材料，即制成本发明功能梯度温差电材料。

而且，所述熔点接近的合金材料为PbSnTe和GeTe。

而且，所述石墨模具由腔体和与腔体的内径过渡配合的下压块和上压块构成。

而且，所述步骤(5)中热压为将放置有合金材料的石墨模具放入真空或惰性气体的热压炉中进行成型烧结，当炉体温度达到500℃-520℃后，分三次加压，首次加压为需施加压力的40％，，第二次加压为施加压力的70％，第三次为100％，每次加压保持10min-40min。

而且，所述步骤(6)中室温为25℃。

而且，所述步骤(2)中目筛为120目。

而且，所述压力依次为1.2T，2.1T和3T，每次保压时间为30min。

本发明的优点和积极效果是：

1、本发明采用粉末冶金成型烧结方法将熔点接近的不同组分温差电材料压制为整体，在不增加材料整体电阻和不引入其他材料成分的前提下，显著提高温差电材料的热电性能和性能稳定性。

2、本发明具有整体电阻小、电性能高、温差电本身性能无毒化，并且长期工作的可靠性的特点。

附图说明

图1本发明合金粉末装模示意图。

图中，1-上压块，2-腔体，3-GeTe合金材料，4-过渡材料，5-PbSnTe合金材料，6-上压块，7-石墨模具。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

一种功能梯度温差电材料制备方法，步骤是：

步骤(1)：在中频炉中分别熔炼出PbSnTe合金材料5和GeTe合金材料3；

步骤：将(1)中PbSnTe和GeTe合金材料破碎成粉末，用120目筛进行过筛；

步骤(3)：选取(2)中过筛后的部分PbSnTe和GeTe粉末按质量比1∶1混合，用研钵将混合成均匀的混合粉末作为过渡材料4；

步骤(4)：按(2)中过筛后的PbSnTe粉末、(3)中过渡层和(2)中过筛后的GeTe粉末自下至上依次放入石墨模具7中；

步骤(5)：将(4)中石墨模具放入热压炉中进行成型烧结，当炉体温度达到500℃-520℃后，分三次加压，压力依次为1.2T，2.1T和3T，每次保压时间为30min；