Процес sps-пресування термоелектричного матеріалу

Реферат: UA 107920 U UA 107920 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі термоелектрики, зокрема до технології отримання термоелектричного матеріалу. На даний момент відомі процеси SPS-пресування, які широко використовуються у лабораторній та виробничій практиці для гарячого пресування порошків як на металевій основі, так і на неметалевій основі [1-2]. В тому числі вони використовуються і для отримання термоелектричних матеріалів [3-4]. З існуючих аналогів найбільш близьким по технічній суті є процес SPS-пресування, описаний в роботі [5]. Він полягає в тому, що через заготовку матеріалу у вигляді порошку, розміщеного між двома електропровідними стискаючими стрижнями всередині графітової пресформи, пропускають електричний струм при одночасній дії на порошок механічного тиску. Однак недоліком такого процесу є неоднорідність розподілу густини струму внаслідок перетікання його через порошок до графітової прес-форми, а, отже, і неоднорідність температури в заготовці матеріалу, що призводить до отримання термоелектричного матеріалу з параметрами, які значно поступаються очікуваним. Тому актуальною є задача створення процесу SPS-пресування термоелектричного матеріалу з, в якій були б мінімізовані відхилення від одномірності розподілів електричного потенціалу і температури в заготовці термоелектричного матеріалу під час його спікання. Поставлена задача вирішується тим, що в процесі SPS-пресування термоелектричного матеріалу одночасно з дією механічного тиску та електричного струму на заготовку матеріалу через графітову прес-форму пропускають струм такої величини, щоб розподіли потенціалу вздовж матеріалу та прес-форми були однаковими. У корисній моделі запропоновано принципово нове рішення для процесу SPS-пресування термоелектричного матеріалу, яке полягає у тому, що в процесі SPS-пресування термоелектричного матеріалу одночасно з дією механічного тиску та електричного струму на заготовку матеріалу через графітову прес-форму пропускають струм такої величини, щоб розподіли потенціалу вздовж матеріалу та прес-форми були однаковими. Промислове використання запропонованої корисної моделі не вимагає спеціальних технологій і матеріалів, її реалізація можлива на існуючих підприємствах приладобудівного напрямку. Запропонований процес відбувається наступним чином. Попередньо підготовлений порошок термоелектричного матеріалу 1 розміщується між двома електропровідними стискаючими стрижнями 2 всередині графітової прес-форми 3 (креслення). На порошок з термоелектричного матеріалу одночасно діють механічним тиском за допомогою стискаючих стрижнів та електричним струмом І1. Величини тиску та струму підбирають індивідуально для кожного термоелектричного матеріалу. Для вирівнювання розподілів електричного потенціалу та температури всередині заготовки термоелектричного матеріалу додатково пропускають струм через графітову прес-форму, при чому величину І2 підбирають таким чином, щоб розподіли електричного потенціалу вздовж матеріалу та графітової прес-форми були однаковими. Це сприяє рівномірному розігріву порошку і отриманню термоелектричного матеріалу вищої якості. Як показують результати комп'ютерних досліджень розподілів температури у прес-формі та заготовці термоелектричного матеріалу, запропонований процес дозволяє мінімізувати відхилення від одномірності за рахунок усунення відтоку струму з заготовки матеріалу до графітової прес-форми. Отже, запропонований процес дозволяє покращити якість термоелектричного матеріалу, отриманого методом SPS-пресування, та сприяє подальшому вдосконаленню термоелектричних перетворювачів енергії. Джерела інформації: 1. Fabrication of silicon nitride nanoceramics-Powder preparation and sintering: A review. T. Nishimura, X. Xu, K. Kimoto [et al.] // Science and Technology of Advanced Materials. - 2007. - № 8. P. 635-643. 2. Spark plasma sintering of transparent alumina. Kim et al. // Scripta Materalia. - 2007. - Vol. 57. № 7. - P. 607-610. 3. High-performance Ag0,8Pb18+хSbTe20 thermoelectric bulk materials fabricated by mechanical alloying and spark plasma sintering. Heng Wang, Jing-Feng Li et al. // Applied Physics Letters. - Vol. 88. - № 9. 4. Spark plasma sintered bismuth telluride-based thermoelectric materials incorporating dispersed boron carbide. H.R. Williamsa, R.M. Ambrosib, K. Chen et al. // Journal of Alloys and Compounds. 2015. - Vol. 626. - P. 368-374. 5. Основы процесса спекания порошков пропусканием электрического тока. Райченко А.И. М.: Металлургия, 1987. - 128 с. 1 UA 107920 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 Процес SPS-пресування термоелектричного матеріалу на основі пропускання електричного струму через заготовку матеріалу у вигляді порошку, розміщеного між двома електропровідними стискаючими стрижнями всередині графітової прес-форми, при одночасній дії на порошок механічного тиску, який відрізняється тим, що одночасно з дією механічного тиску та електричного струму на заготовку матеріалу через графітову прес-форму пропускають струм такої величини, щоб розподіли потенціалу вздовж матеріалу та прес-форми були однаковими. Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2