一种铁改性Bi制造技术

本发明专利技术公开了一种铁改性Bi

【技术实现步骤摘要】
一种铁改性Bi
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Sb
1.5
Te3基热电材料的制备方法


[0001]本专利技术涉及热电材料
，具体为一种铁改性Bi
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Sb
1.5
Te3基热电材料的制备方法。

技术介绍

[0002]随着社会的进步，我国的科学技术有了跨时代的发展，使得我们的日常生活越来越便利，但是在生活逐渐便利的同时，伴随而来的是我国对能源的需求越来越大，而热电材料是一种能够将热能转换成电能的绿色无污染功能材料，因其具有体积较小、重量较轻、使用时间长、制冷迅速、性能稳定、对环境不会造成污染等诸多优点，使得热电材料在航天事业、民间使用、工业等各个领域都有很好的应用前景；
[0003]但是，现有技术的热电材料制备方法上，还存在缺陷，包括：
[0004]1、目前热电材料普遍存在热电转换率较低的问题，电阻率难以降低，而通过如铅、锡一类元素材料的掺杂改性，虽然可以提供热电转换率，但是相较于其他功能材料其制备成本又会急剧上升，限制了其普遍化应用和商业化应用；
[0005]2、对改性材料的前期处理较为费时，生产周期长，不利于大规模的工业生产，并且改性材料的合成效果一般，与Bi
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Te3结构匹配度低，容易使得Bi
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Sb
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Te3结构突变，使得最终制品的结构稳定性较差。

技术实现思路

[0006](一)解决的技术问题
[0007]针对现有技术所存在的上述缺点，本专利技术提供了一种铁改性Bi
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Te3基热电材料的制备方法，能够有效地解决现有技术的问题。
[0008](二)技术方案
[0009]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现，
[0010]本专利技术公开了一种铁改性Bi
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Te3基热电材料的制备方法，包括以下步骤：
[0011]步骤1：依照化学计量比分别称取铁粉、铋粉、锑粉和碲粉，将组成的粉料混合物进行球磨，铁粉原子量占比粉料混合物总原子量的1
‑
20％，制得球磨混合物；
[0012]步骤2：获取球磨混合物，放入压片机冷压，制得压片物；
[0013]步骤3：获取适量的氮化硼粉末进行真空干燥除水后，获取压片物重量11
‑
13％的氮化硼粉末，按照40％的氮化硼粉末、压片物和60％的氮化硼粉末的添加顺序，添加至烧结磨具内，进行烧结工艺，获得粗产物；
[0014]步骤4：将粗产物进行除杂处理后，制得最终产物备用。
[0015]更进一步地，所述步骤1中铁粉、铋粉、锑粉和碲粉的各原料添加量的计算公式为：
[0016][0017]式中：m
x
为某元素原料所需称量质量；
[0018]m
y
为不同分子量总值的粉料混合物的总分子量；
[0019]m
z
为粉料混合物中某元素总原子量。
[0020]更进一步地，所述步骤1中球磨混合物的制备过程，包括以下步骤：
[0021]步骤11：将粉料混合物添加至球磨机内，进行抽真空，真空度为12pa；
[0022]步骤12：在球磨机内放置并调整磨球，然后添加适量无水乙醇密封；
[0023]步骤13：将球磨机的转速设置为200
‑
300r/min，球磨时间为168min，球磨结束后，制得粗混合物；
[0024]步骤14：在粗混合物内补加其量200％的无水乙醇，投入超声复合机内复合10
‑
15min，再投入高度离心机，以1500
‑
1600r/min的转速离心20
‑
25min，对离心产物进行真空干燥除水后，制得球磨混合物。
[0025]更进一步地，所述粉料混合物、磨球和无水乙醇的添加质量比为：1:5:0.6
‑
1。
[0026]更进一步地，所述步骤1中球磨混合物的粉体粒度为300
‑
400μm。
[0027]更进一步地，所述步骤2中的冷压时间为1h，压力设置为9800
‑
10000MPa。
[0028]更进一步地，所述步骤3中的烧结工艺的过程，包括以下步骤：
[0029]步骤31：将烧结磨具放入调节炉，调节待烧结磨具位置；
[0030]步骤32：进行抽真空处理；
[0031]步骤33：开始烧结，烧结结束后制得粗产物。
[0032]更进一步地，所述步骤32中的真空度设置为11
‑
13pa。
[0033]更进一步地，所述步骤33中的烧结压力为50
‑
100MPa，温度保持500
‑
560℃，烧结时间为2.5
‑
3h，升温速度45
‑
50℃/min，保温1h。
[0034]更进一步地，所述步骤4中的除杂处理的过程为：将粗产物进行表面打磨，去除表面附着的氮化硼杂质，再进行超声波清洗后烘干，完成最终产物制备。
[0035](三)有益效果
[0036]采用本专利技术提供的技术方案，与已知的现有技术相比，具有如下有益效果，
[0037]1、通过以铁元素改性Bi
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Te3，可在容易到达的加工温度环境内，对材料的电阻率进行显著降低，进而使其拥有良好的电运输能力，热电转换率较高。
[0038]2、通过以铁元素的改性的方式，使得改性原料的获取容易且量大，制造成本大大下降，适宜普遍化应用和商业化应用。
[0039]3、对铁元素的引入较为简单，工艺简单，使其前期处理时长缩短，进而缩短了生产周期，进而在大规模的工业生产上具有优势。
[0040]4、铁元素的改性过程中，与Bi
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Te3结构合成效果较好，匹配度高，使得最终产品的结构稳定，不易在加工或者使用的过程中出现突变。
附图说明
[0041]为了更清楚地说明本专利技术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专利技术的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0042]图1为本专利技术中铁改性Bi
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Te3基热电材料的制备方法的流程示意图；
[0043]图2为本专利技术中球磨混合物的制备过程的流程示意图；
[0044]图3为本专利技术中烧结工艺的流程示意图。
具体实施方式
[0045]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铁改性Bi
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Te3基热电材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：依照化学计量比分别称取铁粉、铋粉、锑粉和碲粉，将组成的粉料混合物进行球磨，铁粉原子量占比粉料混合物总原子量的1
‑
20％，制得球磨混合物；步骤2：获取球磨混合物，放入压片机冷压，制得压片物；步骤3：获取适量的氮化硼粉末进行真空干燥除水后，获取压片物重量11
‑
13％的氮化硼粉末，按照40％的氮化硼粉末、压片物和60％的氮化硼粉末的添加顺序，添加至烧结磨具内，进行烧结工艺，获得粗产物；步骤4：将粗产物进行除杂处理后，制得最终产物备用。2.根据权利要求1所述的一种铁改性Bi
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Sb
1.5
Te3基热电材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1中铁粉、铋粉、锑粉和碲粉的各原料添加量的计算公式为：式中：m
x
为某元素原料所需称量质量；m
y
为不同分子量总值的粉料混合物的总分子量；m
z
为粉料混合物中某元素总原子量。3.根据权利要求1所述的一种铁改性Bi
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Sb
1.5
Te3基热电材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1中球磨混合物的制备过程，包括以下步骤：步骤11：将粉料混合物添加至球磨机内，进行抽真空，真空度为12pa；步骤12：在球磨机内放置并调整磨球，然后添加适量无水乙醇密封；步骤13：将球磨机的转速设置为200
‑
300r/min，球磨时间为168min，球磨结束后，制得粗混合物；步骤14：在粗混合物内补加其量200％的无水乙醇，投入超声复合机内复合10
‑
15min，再投入高度离心机，以1500
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1600r/min的转速离心20
‑
25min，对离心产物进行真空干燥除水后，制得球磨混合物。4.根据权利要求3所述的一种铁改性Bi
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【专利技术属性】
技术研发人员：白志玲，籍永华，秦丙克，赵丹，雷以柱，
申请(专利权)人：六盘水师范学院，
类型：发明
国别省市：