【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及热电材料，具体为一种高电性能的n型碲化铋基晶棒及其制备方法。
技术介绍
1、碲化铋基化合物是目前商业化应用最广泛的、室温附近性能最好的热电材料。其中，碲化铋晶体是一种层状结构材料，其沿晶体c轴方向容易发生解理，表现出显著的各向异性特点，然而碲化铋晶体沿c轴晶面的电子输运特性明显优于其他晶面，所以调节晶粒取向实现织构化成为其提高热电性能的重要研究方向。
2、cn202210604945.9公开了一种提高n型碲化铋基热电材料电性能的方法。本专利技术提供一种提高n型碲化铋基热电材料电性能的方法包括以下步骤：以名义组分为bi2te3-xsex的晶棒为原料，打磨表面，清洗干燥得洁净晶棒；所述x＝0.2～0.5；取所得洁净晶棒，破碎，投入熔炼坩埚底部，进行磁悬浮熔炼至破碎晶棒完全熔化；精炼，快速浇铸，冷却得n型碲化铋基合金；取所得n型碲化铋基合金，粉碎，筛分得n型碲化铋基合金粉体；取所得n型碲化铋基合金粉体，置于模具中烧结，即得。该方案的方法可制得到沿(00l)方向择优取向的n型碲化铋基热电材料，其电性能得到较大的提升。
3、但是，该方案的成品为利用烧结的方法获取，在大批量生产中，难以避免因模具的差异而导致成品的优劣参差不齐的问题。
4、基于此，本案解决的技术问题是：如何大批量生产高性能n型碲化铋基晶棒，同时进一步提高n型碲化铋基合金晶棒的电性能。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种高电性能的n型碲化铋基晶棒及其制备方法
2、本专利技术的技术方案是：
3、一种高电性能的n型碲化铋基晶棒的制备方法，包括以下步骤：
4、步骤1：将化学计量比为bi2te3-xsex的前驱体放入变径热挤压模具内后对模具升温直至温度达到450℃～500℃，然后保温30min～60min；x＝0.2～0.5；
5、步骤2：施压，对变径热挤压模具内的前驱体施加垂直的挤压力，使前驱体通过变径热挤压模具的型腔后挤出并形成条状晶棒；
6、所述变径热挤压模具的型腔依次包括轴线位于同一平面的进料段、变径段、出料段；所述进料段、出料段均竖直向下；所述变径段包括2段首尾相连的第一折弯段、第二折弯段；所述第一折弯段、第二折弯段的折弯角度相等且均为90°～150°；
7、所述第一竖直段的面积和第一水平段的面积的比值为：1.8～2.0；
8、所述第二水平段的面积和第二竖直段的面积的比值为：1.4～1.6。
9、在上述的高电性能的n型碲化铋基晶棒的制备方法中，
10、所述第一折弯段包括依次连接的第一竖直段、第一转角段、第一水平段；所述第二折弯段包括依次连接的第二水平段、第二转角段、第二竖直段；所述第一水平段、第二水平段连接且第一水平段、第二水平段的直径相同；
11、所述第一竖直段的直径和进料段的直径相同。
12、本专利技术在挤压前，先进行升温保温以确保挤压过程中的温度稳定性，一方面，避免物料的温度分布不均匀，保持材料的均匀加热，进而保证挤压过程的稳定性和一致性；另一方面在高温下保温可以提高碲化铋材料的塑性，从而使后续挤压过程晶粒流动更顺畅；此外还提高了材料的致密性，材料的晶界扩散和再结晶作用会得到促进，从而使晶粒更加细小和均匀，晶界更加紧密，进而提高了碲化铋材料的电性能。
13、同时，通过多段转角挤出，提供给晶棒合适的应力释放场所，对于进一步提高沿(00l)方向择优取向是由明显的帮助的。
14、通过本专利技术的方案，结合保温操作和变径挤出操作，可以提高沿(00l)方向择优取向，提高材料的电学性能。
15、在上述的高电性能的n型碲化铋基晶棒的制备方法中，所述第一折弯段、第二折弯段的折弯角度均为90°。
16、在上述的高电性能的n型碲化铋基晶棒的制备方法中，所述进料段、第一水平段、第二水平段、出料段均为圆筒状。
17、在上述的高电性能的n型碲化铋基晶棒的制备方法中，所述前驱体的制备方法为：
18、将n型碲化铋基合金熔炼、水淬、粉碎，然后进行热压烧结；
19、热压烧结的温度为180℃，热压压力为70mpa，保温保压时间为60min。
20、在上述的高电性能的n型碲化铋基晶棒的制备方法中，所述热压烧结的过程中，按照1-4℃/min的速度升温至热压温度。
21、在上述的高电性能的n型碲化铋基晶棒的制备方法中，所述条状晶棒按照0.2mm/min～0.4mm/min的速度挤出。
22、在上述的高电性能的n型碲化铋基晶棒的制备方法中，x＝0.3～0.4。
23、最后，本专利技术还公开了一种提高电性能的n型碲化铋基晶棒，所述n型碲化铋基晶棒如上任一所述的方法制备而成。
24、本专利技术上述技术方案中的一个技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：
25、本专利技术在挤压前，先进行升温保温以确保挤压过程中的温度稳定性，一方面，避免物料的温度分布不均匀，保持材料的均匀加热，进而保证挤压过程的稳定性和一致性；另一方面在高温下保温可以提高碲化铋材料的塑性，从而使后续挤压过程晶粒流动更顺畅；此外还提高了材料的致密性，材料的晶界扩散和再结晶作用会得到促进，从而使晶粒更加细小和均匀，晶界更加紧密，进而提高了碲化铋材料的电性能。
26、同时，通过多段转角挤出，提供给晶棒合适的应力释放场所，对于进一步提高沿(00l)方向择优取向是由明显的帮助的。
27、通过本专利技术的方案，结合保温操作和变径挤出操作，可以提高沿(00l)方向择优取向，提高材料的电学性能。
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1.一种高电性能的N型碲化铋基晶棒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的高电性能的N型碲化铋基晶棒的制备方法，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的高电性能的N型碲化铋基晶棒的制备方法，其特征在于，所述第一折弯段、第二折弯段的折弯角度均为90°。
4.根据权利要求2所述的高电性能的N型碲化铋基晶棒的制备方法，其特征在于，所述进料段、第一水平段、第二水平段、出料段均为圆筒状。
5.根据权利要求1所述的高电性能的N型碲化铋基晶棒的制备方法，其特征在于，所述前驱体的制备方法为：
6.根据权利要求5所述的高电性能的N型碲化铋基晶棒的制备方法，其特征在于，所述热压烧结的过程中，按照1-4℃/min的速度升温至热压温度。
7.根据权利要求1所述的高电性能的N型碲化铋基晶棒的制备方法，其特征在于，所述条状晶棒按照0.2mm/min～0.4mm/min的速度挤出。
8.根据权利要求1所述的高电性能的N型碲化铋基晶棒的制备方法，其特征在于，x＝0.3～0.4。
9.一种提高电性
...【技术特征摘要】
1.一种高电性能的n型碲化铋基晶棒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的高电性能的n型碲化铋基晶棒的制备方法，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的高电性能的n型碲化铋基晶棒的制备方法，其特征在于，所述第一折弯段、第二折弯段的折弯角度均为90°。
4.根据权利要求2所述的高电性能的n型碲化铋基晶棒的制备方法，其特征在于，所述进料段、第一水平段、第二水平段、出料段均为圆筒状。
5.根据权利要求1所述的高电性能的n型碲化铋基晶棒的制备方法，其特征在于，所述前驱体的制备方...
【专利技术属性】
技术研发人员：苏紫珊，蔡新志，童培云，朱刘，熊尚平，
申请(专利权)人：先导薄膜材料广东有限公司，
类型：发明
国别省市：
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