[發明專利]一種Bi元素摻雜立方相鍺鈣熱電材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201810067926.0
• 申請日: 2018-01-24
• 公開（公告）號: CN108265188B
• 公開（公告）日: 2019-09-13
• 發明（設計）人: 溫翠蓮;謝秋罕;張煒堅;薩百晟;葉健霞;余新江
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: C22C1/04
• 分類號: C22C1/04;C22C24/00
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

1.一種Bi元素摻雜立方相鍺鈣熱電材料Ca₂Ge的制備方法，包括以下步驟：

（1）將Ca粉、Ge粉、Bi粉按Ca : Ge :Bi= 82 :21:（0.5~3）的摩爾比在氬氣保護氣氛下混合均勻；

（2）將真空磁感應懸浮熔煉爐抽真空，再充入氬氣保護；將步驟（1）得到的混合物置于該真空磁感應懸浮熔煉爐的水冷坩堝中，加溫到940~1100 ℃，使坩堝內的Ca、Ge和Bi處于熔融狀態，熔煉時間15~45 min；熔煉后去除表面雜質；此過程反復1~5次；

（3）將步驟（2）得到的熔融的液體置于真空快淬爐中，再充以高純氬氣，進行合金重熔；然后熔體被水冷鉬輪以25~50 m/s的線速度甩出，獲得了針狀快凝粉；

（4）將步驟（3）得到的粉末經手工研磨并過80~160 μm篩后，在真空條件下，升溫至200~400 ℃保溫1~12 h，并施加10~15 Mpa的機械壓力以盡可能的排除粉末間的氣體，然后升溫至400~700 ℃和30~60 MPa條件下熱壓15~90 min，制成塊狀試樣；

（5）將步驟（4）得到的試樣熱壓置于真空管式爐中，加熱至400~700 ℃并保溫5~40 h，然后隨爐冷卻，得到Bi元素摻雜立方相Ca₂Ge試樣。

2.根據權利要求1所述的一種Bi元素摻雜立方相鍺鈣熱電材料Ca₂Ge的制備方法，其特征在于：所述步驟（1）中的Ca粉的純度為99%~99.9%，Ge粉的純度為99%~99.9%，Bi粉的純度為99%~99.9%。

3. 根據權利要求1所述的一種Bi元素摻雜立方相鍺鈣熱電材料Ca₂Ge的制備方法，其特征在于：所述步驟（2）中所述坩堝使用前依次采用去離子水、酒精、丙酮進行超聲波清洗，超聲波清洗總時間為10~40 min；所述的真空磁感應懸浮熔煉的加熱功率范圍10~45 kW，升溫速度為20~80 ℃/min。

4. 根據權利要求1所述的一種Bi元素摻雜立方相鍺鈣熱電材料Ca₂Ge的制備方法，其特征在于：所述步驟（1）~（3）中氬氣純度均為99%-99.99%；所述步驟（2）~（5）中真空度為10^-2~10^-4 Pa。

5.一種如權利要求1所述方法制備的Bi元素摻雜立方相鍺鈣熱電材料Ca₂Ge。