热电晶棒挤压工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种挤压晶棒工艺，包括以下步骤：S1：原料选取，取硒、碲、铋和氯化铋配置N挤压晶棒，取锑、碲和铋配置P挤压晶棒；S2：混合原料，将S1步骤中的N挤压晶棒原料和P挤压晶棒原料混合真空封装；S3：高温融化原料，随后将真空封装中的原料使用高频炉进行加热熔炼，从而使原料融化成碲化铋合金；S4：冷却粉碎，之后将碲化铋合金进行冷却，然后放置到粉碎机进行粉碎；S5：加热成型，将粉碎之后的碲化铋合金碎片放置到热挤压装置中进行加热挤压。本发明专利技术中通过在热挤压模具上设计挤压粉末取向引导及加热优化，改善了热挤压工艺的稳定性与挤压材料的粉末取向性，采用垂直布局挤压，能增强热电材料各个部位的塑性变形程度和粉末垂直取向形变的均匀性。形变的均匀性。形变的均匀性。

【技术实现步骤摘要】
热电晶棒挤压工艺


[0001]本专利技术涉及挤压晶棒
，更具体地说，本专利技术涉及一种挤压晶棒工艺。

技术介绍

[0002]热电材料是一种利用半导体的塞贝克效应和珀尔帖效应将热能和电能直接转换的功能材料，可靠的热电制冷器件要求热电材料兼具高热电性能和高力学性能，在碲化铋的制备工艺上这两个目标分别通过结构织构化和晶粒细化实现，但这两种结构呈现出了一定的竞争关系，基于珀尔帖效应的热电制冷器件具有体积小、无运动部件、无噪音、精度高等特点，碲化铋基合金是室温性能最佳的热电转换材料，也是热电制冷器件唯一被采用的商业化材料，碲化铋基热电材料具有六方晶体结构，是一种具有各向异性的层状化合物。
[0003]碲化铋材料的合成有多种主流工艺，第一种工艺是采用区熔法生长棒状晶体，熔体结晶的过程中会发生成分偏析，导致量产材料的均一性较差；第二种工艺是粉末冶金法，即将原料粉体混合采用球磨机械合金化、或通过熔融旋甩的方式获得碲化铋超细粉体，再通过烧结致密化，但是由于晶粒细化导致取向度大大下降，且制粉过程中容易引入外界杂质或者造成氧化，性能较择优取向的晶棒有所下降；第三种工艺是热挤压法，由于热挤压方法具有连续性，适合于商业批量化生产，因此具有潜在的开发价值。
[0004]但是采用正向挤压法，存在严重的外摩擦，在挤压时，金属流动不均匀，导致挤压制品的组织性能沿长度方向和断面方向不均匀，从而导致晶棒层状结构不好，韧性比较差。
[0005]因此我们提出了一种挤压晶棒工艺来解决上述问题。

技术实现思路

[0006]为了克服现有技术的上述缺陷，本专利技术的实施例提供一种挤压晶棒工艺，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种挤压晶棒工艺，包括以下步骤：
[0008]S1：原料选取，取硒、碲、铋和氯化铋配置N挤压晶棒，取锑、碲和铋配置P挤压晶棒；
[0009]S2：混合原料，将S1步骤中的N挤压晶棒原料和P挤压晶棒原料混合并进行真空封装；
[0010]S3：融化原料，随后将真空封装中的原料使用高频电炉进行高频加热熔炼，从而使原料融化成碲化铋合金；
[0011]S4：冷却粉碎，之后将碲化铋合金进行冷却，然后放置到粉碎机进行粉碎；
[0012]S5：加热成型，将粉碎之后的碲化铋合金碎片放置到热挤压装置中进行加热挤压，从而使挤压N/P碲化铋晶棒成型。
[0013]本装置中，通过在热挤压模具上设计挤压粉末取向引导及加热优化，改善了热挤压工艺的稳定性与挤压材料的粉末取向性，采用垂直布局挤压，能增强热电材料各个部位的塑性变形程度和粉末垂直取向形变的均匀性，而且提高了热挤压晶棒的整体取向性，晶棒层状结构，韧性更好，热挤压过程中的诱导再结晶可产生细化晶粒，提升材料的力学性能
并增强声子散射来降低晶格热导率。
[0014]在一个优选地实施方式中，步骤S1中，N挤压晶棒中硒用量130g
‑
135g、碲用量3100g
‑
3130g、铋用量2790g
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2810g、氯化铋5g
‑
6g。
[0015]在一个优选地实施方式中，步骤S1中，P挤压晶棒中锑用量1670g
‑
1685g、碲用量3310g
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3325g、铋用量675g
‑
685g。
[0016]在一个优选地实施方式中，步骤S4中，粉碎机将冷却之后的碲化铋合金粉碎至300um以下片状原料。
[0017]在一个优选地实施方式中，步骤S3中，高频电炉的熔炼原料温度为730℃
‑
800℃，且高频电炉的熔炼时间为90min～100min。
[0018]在一个优选地实施方式中，所述热挤压装置包括挤压模具，所述挤压模具的输出端固定连接有输出模具，所述挤压模具上连接有加热组件，且加热组件套接于挤压模具外侧。
[0019]本专利技术的技术效果和优点：
[0020]1、通过在通过在热挤压模具上设计挤压粉末取向引导及加热优化，改善了热挤压工艺的稳定性与挤压材料的粉末取向性。
[0021]2、采用垂直布局挤压模具，不仅能增强热电材料各个部位的塑性变形程度和变形均匀性，而且提高了热挤压晶棒的整体取向性，晶棒层状结构，韧性更好。
[0022]3、热挤压过程中的诱导再结晶可产生细化晶粒，提升材料的力学性能并增强声子散射来降低晶格热导率。
[0023]4、利用热挤压时的温度场与力场来提升织构，从而优化材料的电输运性能。最终确立工艺简单、重复性好、能耗较低的制备方案，实现碲化秘材料热电性能和机械性能的协同优化。
附图说明
[0024]图1为本专利技术的加工流程示意图；
[0025]图2为本专利技术热挤压装置的局部连接结构示意图。
具体实施方式
[0026]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]参照图1
‑
2；
[0028]实施例一：
[0029]一种挤压晶棒工艺，包括以下步骤：
[0030]S1：原料选取，取硒、碲、铋和氯化铋配置N挤压晶棒，取锑、碲和铋配置P挤压晶棒；步骤S1中，N挤压晶棒中硒用量131g、碲用量3120g、铋用量2800g、氯化铋5.5g，步骤S1中，P挤压晶棒中锑用量1680g、碲用量3320g、铋用量680g；
[0031]S2：混合原料，将S1步骤中的N挤压晶棒原料和P挤压晶棒原料混合并进行真空封
装；
[0032]S3：融化原料，随后将真空封装中的原料使用高频电炉进行高频加热熔炼，从而使原料融化成碲化铋合金；步骤S3中，高频电炉的熔炼原料温度为730℃
‑
800℃，且高频电炉的熔炼时间为90min～100min。
[0033]S4：冷却粉碎，之后将碲化铋合金进行冷却，然后放置到粉碎机进行粉碎成碲化铋片状粉末；步骤S4中，粉碎机将冷却之后的碲化铋合金粉碎至300um以下片状碲化铋合金原料。
[0034]S5：加热成型，将粉碎之后的碲化铋合金片状粉末放置到热挤压装置中进行取向性的加热挤压，从而使挤压N/P碲化铋晶棒成型，所述热挤压装置包括挤压模具，所述挤压模具的输出端固定连接有输出模具，所述挤压模具上连接有加热组件，且加热组件套接于挤压模具外侧。
[0035]实施例二：
[0036]一种挤压晶棒工艺，包括以下步骤：
[0037]S1：原料选取，取硒、碲、铋和氯化铋配置N挤压晶棒，取锑、碲和铋配置P挤压晶棒；步骤S1中，N挤压晶棒中硒用量132g、碲用量3120g、铋用量2800g、氯化铋5.5g，步骤S1中，P挤压晶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种挤压晶棒工艺，其特征在于；包括以下步骤：S1：原料选取，取硒、碲、铋和氯化铋配置N挤压晶棒，取锑、碲和铋配置P挤压晶棒；S2：混合原料，将S1步骤中的N挤压晶棒原料和P挤压晶棒原料混合并进行真空封装；S3：融化原料，随后将真空封装中的原料使用高频电炉进行高频加热熔炼，从而使原料融化成碲化铋合金；S4：冷却粉碎，之后将碲化铋合金进行冷却，然后放置到粉碎机进行粉碎成碲化铋片状粉末；S5：加热成型，将粉碎之后的碲化铋合金片状粉末放置到热挤压装置中进行取向性的加热挤压，从而使挤压N/P碲化铋晶棒成型。2.根据权利要求1所述的一种挤压晶棒工艺，其特征在于：步骤S1中，N挤压晶棒中硒用量130g
‑
135g、碲用量3100g
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3130g、铋用量2790g
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2810g、氯化铋5g
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【专利技术属性】
技术研发人员：温汉军，
申请(专利权)人：浙江万谷半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：