RU2475333C1 - Method of extruding thermoelectric material based on bismuth and stibium chalcogenides - Google Patents

Method of extruding thermoelectric material based on bismuth and stibium chalcogenides Download PDF

Info

Publication number
RU2475333C1
RU2475333C1 RU2011138318/02A RU2011138318A RU2475333C1 RU 2475333 C1 RU2475333 C1 RU 2475333C1 RU 2011138318/02 A RU2011138318/02 A RU 2011138318/02A RU 2011138318 A RU2011138318 A RU 2011138318A RU 2475333 C1 RU2475333 C1 RU 2475333C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
extrusion
thermoelectric
pressure
bismuth
chalcogenides
Prior art date
Application number
RU2011138318/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Абрамович Драбкин
Владимир Викторович Каратаев
Михаил Геннадьевич Лаврентьев
Владимир Борисович Освенский
Юрий Николаевич Пархоменко
Александр Игоревич Сорокин
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом"
Priority to RU2011138318/02A priority Critical patent/RU2475333C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2475333C1 publication Critical patent/RU2475333C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Extrusion Of Metal (AREA)

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: invention relates to production of thermoelectric material based on bismuth and stibium chalcogenides by hot extrusion. Said material may be used for thermoelectric conversion of energy. Formed thermoelectric material billet is heated to 370-470°C by variable unipolar pulsed electric current at the pressure of 26-36 MPa.
EFFECT: ten- to twenty-fold decrease in extrusion pressure, improved material properties.
1 dwg, 2 tbl, 2 ex

Description

Изобретение относится к области термоэлектрического преобразования энергии, в частности к получению термоэлектрического материала на основе халькогенидов висмута и сурьмы методом горячей экструзии.The invention relates to the field of thermoelectric energy conversion, in particular to the production of a thermoelectric material based on bismuth and antimony chalcogenides by hot extrusion.

Метод горячей экструзии термоэлектрических материалов находит широкое применение в их производстве (Термоэлектрическое охлаждение. Под ред. Булата Л.П., СПб., СПбГУНиПТ, 2002; Сабо Е.П. Термоэлектричество. №1, с.45, 2006). Метод заключается в продавливании через отверстие в разогретой пресс-форме термоэлектрического материала. Основное достоинство этого метода связано с улучшением прочностных характеристик материала, при этом термоэлектрические характеристики могут оставаться как на уровне характеристик материала, полученного кристаллизацией из расплава, так и быть несколько ниже.The method of hot extrusion of thermoelectric materials is widely used in their production (Thermoelectric cooling. Edited by Bulat L.P., SPb., SPbGUNiPT, 2002; Sabo E.P. Thermoelectricity. No. 1, p.45, 2006). The method consists in forcing a thermoelectric material through a hole in a heated mold. The main advantage of this method is associated with an improvement in the strength characteristics of the material, while the thermoelectric characteristics can remain both at the level of the characteristics of the material obtained by crystallization from the melt and may be somewhat lower.

Основными параметрами, определяющими процесс экструзии, являются температура процесса, давление и связанная с ними скорость экструзии. Для термоэлектрических материалов на основе халькогенидов висмута и сурьмы рекомендуемые температуры экструзии составляют для р-типа 420±20°C, а для n-типа 450±20°С (Сабо Е.П. Термоэлектричество. №1, с.45, 2006). Нижний предел температуры связан с условием равномерного истечения материала из отверстия, верхний - с химической стойкостью термоэлектрического материала к процессам окисления и его взаимодействию с материалом пресс-формы. В литературе есть указания и на несколько больший интервал температур - 350-520°C (D.Vasilevsky, S.Turenne, R.Masut. Proc. of 6th European Conference on Thermoelectrics, July 2-4, 2008, Paris, France, p.I-04-1). Там же указан и интервал давлений процесса - 120-760 МПа. Давление экструзии зависит как от температуры процесса, так и от коэффициента вытяжки материала k, равного отношению площадей пресс-заготовки и выходного отверстия для экструзии. Однако, т.к. давление пропорционально ln(k) (Сабо Е.П. Термоэлектричество. №1, с.45, 2006), то зависимость от k слабая, что дает возможность сравнивать давление процесса независимо от величины k.The main parameters that determine the extrusion process are the process temperature, pressure and the associated extrusion rate. For thermoelectric materials based on bismuth and antimony chalcogenides, the recommended extrusion temperatures for p-type are 420 ± 20 ° C, and for n-type 450 ± 20 ° C (Sabo E.P. Thermoelectricity. No. 1, p. 45, 2006) . The lower temperature limit is associated with the condition of uniform outflow of material from the hole, the upper one - with the chemical resistance of the thermoelectric material to oxidation processes and its interaction with the mold material. In the literature, there are indications of a slightly larger temperature range - 350-520 ° C (D. Vasilevsky, S. Turenne, R. Masut. Proc. Of 6 th European Conference on Thermoelectrics, July 2-4, 2008, Paris, France, pI-04-1). The pressure range of the process is also indicated there - 120-760 MPa. The extrusion pressure depends both on the process temperature and on the material extraction coefficient k, which is equal to the ratio of the areas of the billet and the outlet for extrusion. However, since pressure is proportional to ln (k) (Sabo EP Thermoelectricity. No. 1, p. 45, 2006), then the dependence on k is weak, which makes it possible to compare the process pressure regardless of the value of k.

По мере развития производства термоэлектрических изделий происходит непрерывное увеличение диаметра экструдированного материала, т.к. это уменьшает количество отходов в процессе производства. Основным препятствием для роста диаметра являются высокие давления экструзии, приводящие к использованию в производстве все более мощных и дорогостоящих прессов и более громоздких и дорогостоящих пресс-форм, у которых растет толщина стенок обоймы по мере роста давления. Поэтому технической задачей данного изобретения является снижение давления, при котором происходит процесс экструзии.As the production of thermoelectric products develops, there is a continuous increase in the diameter of the extruded material, since this reduces the amount of waste in the production process. The main obstacle to the increase in diameter is the high extrusion pressures, leading to the use in production of increasingly powerful and expensive presses and more bulky and expensive molds, in which the thickness of the walls of the cage increases with increasing pressure. Therefore, the technical task of this invention is to reduce the pressure at which the extrusion process occurs.

Известен наиболее часто используемый способ получения термоэлектрического материала экструзией. В нем предварительно изготовленную таблетку (пресс-заготовку) термоэлектрического материала помещают в предварительно нагретую (до температуры, равную ≈0,8 температуры плавления материала) матрицу специальной пресс-формы, материал закрывают пуансоном, к которому прикладывают давление. Под давлением происходит вытекание материала через фильеру. Нагрев пресс-формы осуществляют внешним электронагревателем. Таким методом получают поликристалл, имеющий выраженную текстуру. Температуры пресс-формы для состава Bi0,5Sb1,5Te3 составляют 370-410°C. Давление - 20-30 т/см2. Эффективность материалов p-типа Z до 3·10-3K-1 материалов n-типа Z не более 2,7·10-3K-1. (И.А.Драбкин «Способы получения термоэлектрических материалов на основе теллурида висмута, их сравнительная характеристика». Булат Л.П. ред., Термоэлектрическое охлаждение. СПб, СПбГУНИиПТ, с.81-82. 2002; Сабо Е.П. Термоэлектричество. №1, с.45, 2006).The most commonly used method for producing thermoelectric material by extrusion is known. In it, a pre-made tablet (press blank) of thermoelectric material is placed in a pre-heated (to a temperature equal to ≈0.8 melting point of the material) matrix of a special mold, the material is closed with a punch to which pressure is applied. Under pressure, material flows out through the die. Mold heating is carried out by an external electric heater. This method produces a polycrystal having a pronounced texture. Mold temperatures for Bi 0.5 Sb 1.5 Te 3 are 370-410 ° C. Pressure - 20-30 t / cm 2 . The efficiency of p-type Z materials up to 3 · 10 -3 K -1 of n-type Z materials is not more than 2.7 · 10 -3 K -1 . (I. A. Drabkin “Methods for the production of thermoelectric materials based on bismuth telluride, their comparative characteristics.” Bulat L.P. ed., Thermoelectric cooling. St. Petersburg, St. Petersburg State University of Physics and Technology, pp. 81-82. 2002; Sabo E.P. Thermoelectricity . No. 1, p. 45, 2006).

Известна модификация метода экструзии для небольших коэффициентов вытяжки, при которых для улучшения качества экструдированного материала используют ступенчатую фильеру (Jean-Pierreard, Dmitry Vasilevskiy, Jacques L′Eeuyer. US patent 6596226 B1, Jul. 22, 2003).A modification of the extrusion method is known for small drawing ratios, in which a step die is used to improve the quality of the extruded material (Jean-Pierreard, Dmitry Vasilevskiy, Jacques L'Eeuyer. US patent 6596226 B1, Jul. 22, 2003).

Известен способ получения термоэлектрического материала экструзией, при котором нагрев пресс-формы и пресс-заготовки осуществляют пропусканием через них постоянного электрического тока. При этом пресс-форма нагревалась до температур 300-400°С, давление экструзии составляло 100-200 МПа. (Byong-Gue Min, Kyung-Wook Jang, Dow-Bin Hyun, Dong-Hi Lee. Proceeding od 16th International Conference on Thermoelectrics, Dresden, pp 76-80, 1997). Способ принят за прототип.A known method of producing thermoelectric material by extrusion, in which the heating of the mold and the billet is carried out by passing a constant electric current through them. In this case, the mold was heated to temperatures of 300-400 ° C, the extrusion pressure was 100-200 MPa. (Byong-Gue Min, Kyung-Wook Jang, Dow-Bin Hyun, Dong-Hi Lee. Proceeding od 16 th International Conference on Thermoelectrics, Dresden, pp 76-80, 1997). The method adopted for the prototype.

К недостаткам известных способов экструзии относится необходимость приложения высоких давлений, что требует при больших диаметрах экструдируемого материала использования мощного прессового оборудования (Сабо Е.П. Термоэлектричество. №1, с.45, 2006; D.Vasilevsky, S.Turenne, R.Masut. Proc. of 6th European Conference on Thermoelectrics, July 2-4, 2008, Paris, France, p.1-04-1).The disadvantages of the known extrusion methods include the need for high pressures, which requires the use of powerful press equipment for large diameters of the extrudable material (Sabo E.P. Thermoelectricity. No. 1, p. 45, 2006; D. Vasilevsky, S. Turenne, R. Masut . Proc. Of 6 th European Conference on Thermoelectrics, July 2-4, 2008, Paris, France, p.1-04-1).

Техническим результатом изобретения является упрощение процесса за счет снижения в 10-20 раз давления экструзии и возможности применения для экструзии менее мощных прессов, а также улучшение термоэлектрических, механических и структурных свойств материала.The technical result of the invention is to simplify the process by reducing the extrusion pressure by 10-20 times and the possibility of using less powerful presses for extrusion, as well as improving the thermoelectric, mechanical and structural properties of the material.

Технический результат достигается тем, что в способе экструзии термоэлектрического материала на основе халькогенидов висмута и сурьмы, включающем нагревание пресс-заготовки пропусканием через них электрического тока и приложение усилия к пресс-заготовке, согласно изобретению нагревание осуществляют пропусканием через пресс-заготовку переменного униполярного импульсного тока, а величина прикладываемого усилия составляет 26-36 МПа.The technical result is achieved by the fact that in the method of extrusion of a thermoelectric material based on bismuth and antimony chalcogenides, comprising heating a press blank by passing electric current through them and applying a force to the press blank, according to the invention, the heating is carried out by passing an alternating unipolar pulse current through the press blank, and the magnitude of the applied force is 26-36 MPa.

Сущность изобретения заключается в том, что при экструзии термоэлектрического материала на основе халькогенидов сурьмы и висмута нагрев пресс-формы и пресс-заготовки осуществляют пропусканием через них переменного униполярного импульсного тока, при этом значительно (в 5-10 раз) снижается величина прикладываемого к пресс-заготовке давления, которое составляло 26-36 МПа. Установлено, что при таком интервале давлений скорость экструзии попадает в оптимальный интервал скоростей, равный для низкотемпературных и среднетемпературных термоэлектрических материалов 1-5 мм/мин (Сабо Е.П. Термоэлектричество. №1, с.45, 2006). При таком снижении давления экструзию проводят при тех же температурах (370-470°C), которые характерны для обычного процесса экструзии термоэлектрического материала на основе халькогенидов висмута и сурьмы. Во время прохождения импульса тока основное тепло выделяется на границах зерен за счет контактного межзеренного сопротивления, температура в этой области может значительно превышать среднюю температуру образца, при этом отдельные зерна оказываются как бы покрытыми оболочкой, находящейся при более высокой температуре, чем внутренняя температура зерна. В период между импульсами температуры внешней оболочки и зерна выравниваются. Внешняя оболочка зерен, нагреваемая до более высоких температур при прохождении импульса электрического тока, играет роль смазки вокруг зерна и облегчает его ориентационное упорядочение в процессе экструзии, что приводит к улучшению текстуры экструдированного материала. Увеличение степени текстурированности существенно не влияет на термоэлектрическую эффективность материала р-типа вследствие отсутствия в нем анизотропии эффективности, но улучшает эффективность термоэлектрического материала n-типа.The essence of the invention lies in the fact that during the extrusion of a thermoelectric material based on antimony and bismuth chalcogenides, the mold and the billet are heated by passing through them an alternating unipolar pulsed current, while the magnitude of the applied to the press decreases significantly pressure blank, which was 26-36 MPa. It was found that at such a pressure range, the extrusion rate falls into the optimal speed range equal to 1-5 mm / min for low-temperature and medium-temperature thermoelectric materials (Sabo EP Thermoelectricity. No. 1, p. 45, 2006). With such a decrease in pressure, the extrusion is carried out at the same temperatures (370-470 ° C), which are characteristic of the usual process of extrusion of a thermoelectric material based on bismuth and antimony chalcogenides. During the passage of the current pulse, the main heat is released at the grain boundaries due to the contact grain resistance, the temperature in this region can significantly exceed the average temperature of the sample, while individual grains appear to be covered with a shell at a higher temperature than the internal temperature of the grain. In the period between pulses, the temperatures of the outer shell and grain are equalized. The outer shell of grains, heated to higher temperatures during the passage of an electric current pulse, plays the role of a lubricant around the grain and facilitates its orientational ordering during extrusion, which leads to an improvement in the texture of the extruded material. An increase in the degree of texturing does not significantly affect the thermoelectric figure of merit of the p-type material due to the lack of anisotropy in it, but it improves the efficiency of the thermoelectric material of the n-type.

Известно применение импульсного тока в процессе искрового плазменного спекания (SPS-метод). Воздействие импульсного тока в данном процессе приводит к улучшению процессов спекания, уменьшению пористости образца (J.R.Grosa, A.Zavaliangos. Rev. Adv. Mater. Sci. 5, p.24, 2003), в то время как при экструзии такое воздействие облегчает процесс истечения заготовки сквозь фильеру, улучшая текстуру полученного образца.It is known to use pulsed current in the process of spark plasma sintering (SPS method). The impact of the pulsed current in this process leads to an improvement in sintering processes and a decrease in the porosity of the sample (JRGrosa, A.Zavaliangos. Rev. Adv. Mater. Sci. 5, p.24, 2003), while during extrusion this effect facilitates the process expiration of the workpiece through the die, improving the texture of the resulting sample.

Схема процесса экструзии под воздействием униполярного импульсного тока представлена на рисунке 1.A diagram of the extrusion process under the influence of a unipolar pulse current is shown in Figure 1.

Примеры осуществления способаExamples of the method

Пример 1.Example 1

В пресс-форму, состоящую из обоймы (5, рисунок 1), фильеры (4) и пуансона (2), изготовленную из графита или другого подходящего по электрическим и прочностным характеристикам материала, помещали в пресс-заготовку (3) термоэлектрического материала на основе твердого раствора р-типа Bi0,4Sb1,6Te3 диаметром 20 мм. Пресс-заготовку закрывали пуансоном (2) пресс-формы. Всю сборку закрепляли между подвижным и неподвижным плунжерами (1, 6) гидравлического пресса. К ним подводили импульсный электрический ток частотой 300 Гц, скважностью 0,5 и с эффективным значением 400-440 А, который разогревает пресс-заготовку до температур, принятых при экструзии термоэлектрических материалов на основе халькогенидов висмута и сурьмы (в данном примере 420°C). Затем к пуансонам прикладывали давление 26-36 МПа и начинали процесс экструзии. Скорость процесса экструзии находится в пределах 1-5 мм/мин, что согласуется со скоростями, принятыми в обычном процессе экструзии. Степень вытяжки (в зависимости от конструкции фильеры) составляла от 6,25 до 44. По окончании процесса экструзии выключали электрический ток, снимали нагрузку, охлаждали пресс-форму и вынимали экструдированный образец, который для снятия механических напряжений подвергали последующему отжигу при температуре 340°C в течение 24 часов.In a mold consisting of a holder (5, Figure 1), a die (4) and a punch (2) made of graphite or other material suitable for electrical and strength characteristics, they were placed in a billet (3) of a thermoelectric material based on p-type solid solution Bi 0.4 Sb 1.6 Te 3 with a diameter of 20 mm The billet was closed with a punch (2) of the mold. The entire assembly was fixed between the movable and fixed plungers (1, 6) of the hydraulic press. They were supplied with a pulsed electric current with a frequency of 300 Hz, a duty cycle of 0.5, and with an effective value of 400-440 A, which heats the press blank to temperatures adopted during the extrusion of thermoelectric materials based on bismuth and antimony chalcogenides (in this example, 420 ° C) . Then a pressure of 26-36 MPa was applied to the punches and the extrusion process was started. The speed of the extrusion process is in the range of 1-5 mm / min, which is consistent with the speeds adopted in the normal extrusion process. The degree of drawing (depending on the design of the die) ranged from 6.25 to 44. At the end of the extrusion process, the electric current was turned off, the load was removed, the mold was cooled and the extruded sample was removed, which was subjected to subsequent annealing at 340 ° C to relieve mechanical stresses in 24 hours.

Пример 2. Способ экструзии осуществляли как в примере 1, но в качестве материала пресс-заготовки брали термоэлектрический материал n-типа Bi1,9Sb0,1Te2,85Se0,15. При этом пресс-форму и пресс-заготовку нагревали импульсным электрическим током частотой 300 Гц, скважностью 0,5 и с эффективным значением 400-440 А до температуры 420°C.Example 2. The extrusion method was carried out as in example 1, but the thermoelectric material of the n-type Bi 1.9 Sb 0.1 Te 2.85 Se 0.15 was taken as the material of the billet. In this case, the mold and the billet were heated by a pulsed electric current with a frequency of 300 Hz, a duty cycle of 0.5, and with an effective value of 400-440 A to a temperature of 420 ° C.

В таблице 1 приведены результаты экструзии образцов твердого раствора р-типа Bi0,4Sb1,6Te3 и n-типа Bi0,9Sb0,1Te2,85Se0,15. Гранулометрический состав порошка для пресс-заготовки - 250-40 мкм. Диаметр пресс-заготовки - 20 мм. Степень вытяжки (в зависимости от конструкции фильеры) составляла от 6,25 до 44. Через образец пропускали униполярный импульсный электрический ток частотой 300 Гц, скважностью 0,5 и с эффективным значением 400-440 А. Температура экструзии составляла 420°C, давление 26-36 МПа, скорость экструзии при этих температурах и давлении 1-5 мм/мин.Table 1 shows the extrusion results of samples of the p-type solid solution Bi 0.4 Sb 1.6 Te 3 and n-type Bi 0.9 Sb 0.1 Te 2.85 Se 0.15 . The particle size distribution of the powder for the billet is 250-40 microns. The diameter of the billet is 20 mm. The degree of drawing (depending on the design of the die) ranged from 6.25 to 44. A unipolar pulsed electric current with a frequency of 300 Hz, a duty cycle of 0.5 and an effective value of 400-440 A was passed through the sample, the extrusion temperature was 420 ° C, pressure 26 -36 MPa, the extrusion rate at these temperatures and pressure of 1-5 mm / min.

После экструзии образцы подвергали отжигу при температуре 340°C в течение 24 часов.After extrusion, the samples were annealed at a temperature of 340 ° C for 24 hours.

Термоэлектрические, механические и структурные (степень текстурированности) свойства полученных материалов приведены в таблице 1.The thermoelectric, mechanical, and structural (texturedness) properties of the materials obtained are shown in Table 1.

Таблица 1. Термоэлектрические (электропроводность σ, термоЭДС α, теплопроводность κ, эффективность Z), механические (предел прочности) и структурные (степень текстурированности) свойства экструдированных термоэлектрических материалов на основе халькогенидов висмута и сурьмы при комнатной температуре.Table 1. Thermoelectric (electrical conductivity σ, thermoEMF α, thermal conductivity κ, efficiency Z), mechanical (tensile strength) and structural (degree of texturing) properties of extruded thermoelectric materials based on bismuth and antimony chalcogenides at room temperature.

Табл.1Table 1 Состав материала и тип проводимостиMaterial composition and type of conductivity α, мкВ/Кα, μV / K σ, Ом-1см-1 σ, Ohm -1 cm -1 κ, Вт/м·Kκ, W / mK Термоэлектр. эффективн. Z*1000, К-1 Thermoelectric effective. Z * 1000, K -1 Механич. прочн. при растяжении, МПаMechanic durable tensile, MPa Степень текстурирован
ности, %
Degree textured
%
Bi0,4Sb1,6Te3 Bi 0.4 Sb 1.6 Te 3 230-225230-225 750-855750-855 1,20-1,241.20-1.24 3,3-3,53.3-3.5 120-140120-140 60-6560-65 р-типp-type Bi0,9Sb0,1Te2,85Se0,15 Bi 0.9 Sb 0.1 Te 2.85 Se 0.15 202-190202-190 1010-12401010-1240 1,30-1,361.30-1.36 3,1-3,33.1-3.3 100-120100-120 65-7065-70 n-типn-type

Для сравнения в таблице 2 приведены полученные нами характеристики материала для обычного процесса экструзии с внешним нагревом пресс-заготовки после отжига при температуре 340°С в течение 24 часов.For comparison, Table 2 shows the material characteristics we obtained for a conventional extrusion process with external heating of the billet after annealing at a temperature of 340 ° C for 24 hours.

Таблица 2. Параметры процесса экструзии и термоэлектрические свойства образцов Bi0,4Sb1,6Te3, полученных при экструзии способом-прототипом.Table 2. Parameters of the extrusion process and thermoelectric properties of Bi 0.4 Sb 1.6 Te 3 samples obtained by extrusion by the prototype method.

Табл.2Table 2 Параметры процессаProcess parameters Коэффициент вытяжкиHood ratio 16,016,0 18,118.1 44,444,4 Диаметр пресс-заготовки, ммDiameter of the billet, mm 1010 8585 1010 Температура процесс, °CProcess temperature, ° C 420420 420420 420420 Давление процесса, МПаProcess pressure, MPa 750750 247247 560560 Характеристики полученных образцовCharacteristics of the obtained samples σ, Ом-1 см-1 σ, Ohm -1 cm -1 700-878700-878 909-960909-960 685-862685-862 α, мкВ/Кα, μV / K 211-229211-229 210-216210-216 223-232223-232 κ, Вт/м·Kκ, W / mK 1,21-1,261.21-1.26 1,27-1,411.27-1.41 1,06-1,401.06-1.40 Z*1000, K-1 Z * 1000, K -1 3,05-3,143.05-3.14 3,09-3,243.09-3.24 3,13-3,253.13-3.25 Степень текстурированности, %The degree of texturing,% 4545 50fifty 50fifty

Приведенные в таблице 2 данные показывают, что давление при экструзии известным способом в 10-20 раз выше, чем при заявленном способе. При этом экструдированный известным способом материал р-типа имеет термоэлектрическую эффективность на уровне (3,05-3,25)·10-3K-1. Таким образом, процесс экструзии, осуществляемый заявленным способом, позволяет снизить величину давления в 10-20 раз, тем самым упростить процесс за счет применения для экструзии прессов меньшей мощности, и получать материал р- и n-типа с улучшенными термоэлектрическими (термоэлектрическая эффективность), механическими (прочность) и структурными (текстурированность) свойствами.The data shown in table 2, the data show that the pressure during extrusion in a known manner is 10-20 times higher than with the claimed method. Moreover, the p-type material extruded in a known manner has a thermoelectric figure of merit at the level of (3.05-3.25) · 10 -3 K -1 . Thus, the extrusion process carried out by the claimed method allows to reduce the pressure by 10-20 times, thereby simplifying the process by using less power for extrusion of presses, and to obtain p- and n-type material with improved thermoelectric (thermoelectric efficiency), mechanical (strength) and structural (textured) properties.

Claims (1)

Способ экструзии термоэлектрического материала на основе халькогенидов висмута и сурьмы, включающий нагрев пресс-заготовки до температуры экструзии 370-470°С пропусканием через нее электрического тока и приложение давления, отличающийся тем, что нагрев пресс-заготовки осуществляют пропусканием через нее переменного униполярного импульсного электрического тока, а величина прикладываемого давления составляет 26-36 МПа. A method of extrusion of a thermoelectric material based on bismuth and antimony chalcogenides, comprising heating a billet to an extrusion temperature of 370-470 ° C by passing electric current through it and applying pressure, characterized in that the heating of the billet is carried out by passing an alternating unipolar pulsed electric current through it , and the magnitude of the applied pressure is 26-36 MPa.
RU2011138318/02A 2011-09-19 2011-09-19 Method of extruding thermoelectric material based on bismuth and stibium chalcogenides RU2475333C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011138318/02A RU2475333C1 (en) 2011-09-19 2011-09-19 Method of extruding thermoelectric material based on bismuth and stibium chalcogenides

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011138318/02A RU2475333C1 (en) 2011-09-19 2011-09-19 Method of extruding thermoelectric material based on bismuth and stibium chalcogenides

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2475333C1 true RU2475333C1 (en) 2013-02-20

Family

ID=49120908

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011138318/02A RU2475333C1 (en) 2011-09-19 2011-09-19 Method of extruding thermoelectric material based on bismuth and stibium chalcogenides

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2475333C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2683807C1 (en) * 2017-11-03 2019-04-02 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет" METHOD OF PRODUCING P-TYPE CONDUCTIVITY THERMOELECTRIC MATERIAL BASED ON SOLID SOLUTIONS Bi2Te3-Sb2Te3

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1482767A1 (en) * 1987-03-30 1989-05-30 Институт сверхтвердых материалов АН УССР Apparatus for hot extrusion of articles made from powder
RU2025217C1 (en) * 1992-09-09 1994-12-30 Пановко Виктор Михайлович Method and device for making bars from powdered metals and alloys
JPH10178218A (en) * 1996-09-13 1998-06-30 Komatsu Ltd Thermoelectric semiconductor material, its manufacture, thermoelectric module using the same and hot forging method
US6743973B2 (en) * 2000-11-30 2004-06-01 Yamaha Corporation Thermoelectric material improved in figure of merit, process for producing thereof and peltier module using the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1482767A1 (en) * 1987-03-30 1989-05-30 Институт сверхтвердых материалов АН УССР Apparatus for hot extrusion of articles made from powder
RU2025217C1 (en) * 1992-09-09 1994-12-30 Пановко Виктор Михайлович Method and device for making bars from powdered metals and alloys
JPH10178218A (en) * 1996-09-13 1998-06-30 Komatsu Ltd Thermoelectric semiconductor material, its manufacture, thermoelectric module using the same and hot forging method
US6743973B2 (en) * 2000-11-30 2004-06-01 Yamaha Corporation Thermoelectric material improved in figure of merit, process for producing thereof and peltier module using the same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2683807C1 (en) * 2017-11-03 2019-04-02 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет" METHOD OF PRODUCING P-TYPE CONDUCTIVITY THERMOELECTRIC MATERIAL BASED ON SOLID SOLUTIONS Bi2Te3-Sb2Te3

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104409623B (en) Processing method for improving performance of N-type bismuth telluride base powder sinter block thermoelectric material
CN101720514B (en) Thermoelectric conversion element, and method for production thereof
US20130164165A1 (en) Methods of manufacturing multi-element thermoelectric alloys
JP6890423B2 (en) Manufacturing method and equipment for heat-deformed magnets
CN107394035A (en) A kind of Sb doping BiCuSeO thermoelectric materials and preparation method thereof
CN111876632A (en) Bi for rapidly preparing high-orientation high-power factor2Te3Method for producing thermoelectric material
JP4584035B2 (en) Thermoelectric module
JP2002248517A (en) Apparatus and method for extrusion forming
CN106756212A (en) The method that continuous casting even squeezes production precipitation strength type high-strength copper evanohm
RU2475333C1 (en) Method of extruding thermoelectric material based on bismuth and stibium chalcogenides
CN106159077B (en) Bismuth telluride-based thermoelectric power generation element and preparation method thereof
Zhang et al. Preparation and Thermoelectric Properties of Nanoporous Bi 2 Te 3-Based Alloys
WO2018097399A3 (en) Method for manufacturing bi-te-based thermoelectric material with controlled degree of oxidation
CN103878551A (en) Method for producing high-strength copper nickel silica lead frame material
CN104120372B (en) Utilize the high performance thermoelectric material manufacture method of cold forming
TWI537077B (en) Vacuum continuous casting process of special metal wire
KR102029999B1 (en) Mold and device for inorganic thermoelectric material and forming method using the same
US20180219148A1 (en) Thermoelectric leg, thermoelectric device comprising the same and method for manufacturing the same
KR101814105B1 (en) Method for manufacturing highly oriented thermoelectric materials
JP3619872B2 (en) Thermoelectric conversion material manufacturing equipment
KR102114924B1 (en) Pellet for thermo electric leg, thermo electric element and method of producting the same
KR101831150B1 (en) Apparatus and method for fabricating thermoelectric materials using cold deformation
JP2004179264A (en) Thermoelectric material and manufacturing method therefor
KR20020010768A (en) Method of producing thermoelectric transform materials by using the twin rolling and the hot forming process
CN117166039B (en) Preparation method of bismuth telluride-based thermoelectric material capable of synchronously improving mechanical property and thermoelectric property