【摘要】 一种提高Bi-S二元体系热电材料性能的方法，属于能源材料技术领域。该方法分为化合物的合成与成型两部分。将高纯Bi和S单质按照化学成分进行称量配比后，在惰性气体保护和一定转速下进行高能球磨，干磨合成化合物后再进行湿磨，烘干得到Bi-S二元化合物微细粉末。成型过程通过放电等离子烧结来获得块体材料，主要经过两步完成：第一步放电等离子烧结获得高致密的晶粒细小的Bi-S二元化合物块体，第二步采用放电等离子烧结技术进行热锻处理获得织构组织。由于放电等离子烧结具有时间短、相对烧结温度低等优点，通过控制烧结工艺可获得均匀细小、具有择优取向的显微组织。该方法通过控制元素化学成分配比和晶粒取向来提高材料的热电性能，具有工艺简便，合成和成型的时间短等优点。 【专利类型】发明授权 【申请人】北京科技大学 【申请人类型】学校 【申请人地址】100083 北京市海淀区学院路30号 【申请人地区】中国 【申请人城市】北京市 【申请人区县】海淀区 【申请号】CN200810211660.9 【申请日】2008-09-22 【申请年份】2008 【公开公告号】CN101358313B 【公开公告日】2010-06-02 【公开公告年份】2010 【授权公告号】CN101358313B 【授权公告日】2010-06-02 【授权公告年份】2010.0 【IPC分类号】C22C29/00; C22C1/04; B22F3/10; B21J5/00; H01L35/34 【发明人】张波萍; 赵立东; 李敬锋; 刘玮书 【主权项内容】一种提高Bi-S二元体系热电材料性能的方法，其特征在于工艺为：(1)采用99.999％的Bi、S单质作为初始原料，按Bi∶S＝2∶x，原子比配料，其中x＝2.5～3.5，单位：摩尔；(2)采用机械合金化方法合成Bi-S二元化合物体系；合成步骤为：1)、将原料放入球磨罐，为了防止在MA过程中粉末氧化，通入惰性气体进行干磨，转速为100～500rpm，时间为15min～96h；2)、干磨后加入无水乙醇作为介质湿磨，在进气口通入氩气的同时，在出气口用针管注入乙醇，注射完乙醇后先关闭出气口再关闭进气口；湿磨转速为50～300rpm，时间为15min～12h，主要是防止粉末结块，使其球磨更加均匀；3)、将已经合金化的粉末烘干得到干粉；烘干温度为20～200℃，时间为4～20h；(3)将机械合金化合成的Bi-S二元化合物粉料装入直径为10～20mm的石墨模具中，放进SPS炉中烧结，烧结环境为真空，真空度为4～7Pa；在一定的温度、压力、保温时间下进行烧结，烧结温度为200～500℃，保温时间为2～8min，烧结压力为20～60MPa，升温速度为40～180℃/min；最后得到直径为10～20mm，高度为4～6mm的Bi-S二元化合物块体材料；(4)将第(3)步烧结得到的块体材料进行表面打磨处理后，装入直径Φ20～30mm石墨模具中，在SPS炉中进行热锻处理，环境为真空，真空度为4～7Pa；在一定的温度、压力、保温时间下进行热锻处理，温度为200～500℃，保温时间为2～8min，压力为30～60MPa，升温速度为40～180℃/min；最后得到直径为20～30mm，高度为2～4mm的Bi-S二元化合物块体材料；将热锻处理后的样品，用砂纸进行表面打磨后，进行X射线衍射分析鉴定物相组成、扫描电镜分析显微组织形貌、电阻率、赛贝克系数、热导率测试。 【当前权利人】北京科技大学 【当前专利权人地址】北京市海淀区学院路30号 【统一社会信用代码】121000004000022245 【引证次数】3.0 【被引证次数】1 【他引次数】3.0 【被自引次数】1.0 【家族引证次数】3.0 【家族被引证次数】9
