일반기술

급속응고 열간단조법에 의한 Ｂｉ2Ｔｅ3계 열전 변환재료의 제조방법

본 기술은 급속응고의 편석의 감소, 결정립 미세화, 고용한의 증가와 화학적으로 균질한 제품의 제조 등의 장점이 있는 급속응고 가스분사방법을 이용하여 300㎛ 이하의 균질한 분말을 제조하고, 이 분말을 이용하여 열전반도체를 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 기술은 일정압력의 진공 또는 수소 분위기로 유지되는 로내에서 소재를 용융시키고 용융된 소재 합금을 아르곤이나 질소 가스를 분사하여 조직이 균일하고 미세한 구형의 열전반도체 분말을 제조하고, 제조된 열전반도체 분말을 소정 진공도가 유지되는 수소 분위기서에서 환원시키며, 환원된 분말을 소정 진공도가 유지되는 수소 분위기에서 성형다이내에서 열간단조를 하고 C축의 이방성을 향상시키기 위해 열린 다이에서 다시 단조를 행함으로써 소성변형을 증가시켜 99%이상의 밀도, 굽힘 강도와 열전성능이 우수한 P형과 N형의 열전반도체 성형체를 제조하는 방법이다.- 본 기술에 따르면, Bi2Te3계 열전반도체합금을 제조하는데 있어 급속응고법의 일환인 가스분무법(gas atomization)을 이용하여 조직이 미세하고 화학적으로 균질한 급속응고 n형 및 p형 Bi2Te3계 합금분말을 제조함으로써, 조성이 균일하고 편석이 거의 없는 균질한 단일 고용체의 미세조직을 확보 가능- 가스분무법을 이용하여 제조된 조성이 균일하고 조직이 미세한 구형의 Bi2Te3계 열전변환재료 분말을 석영관에 일정량의 분말을 장입하고, 진공펌프를 이용하여 진공을 만든 후 수소를 적당한 압력으로 주입하여 일정한 온도와 시간에서 환원처리를 하여 기존의 방법에서 발생하는 Te의 증발에 의한 전기전도도의 감소를 감소되는 원인을 제거 할 수 있었으며 기존의 방법보다 산소함량이 적은 환원된 분말을 얻을 수 있음 - 재료내의 균일한 응력분포와 C축으로의 조직의 배열을 위하여 상,하에서 동시에 압력을 가하는 양단압축 방법을 이용하여 열간에서 열전변환재료용 단조재를 제조하고 단조재의 C축의 이방성을 향상시키기 위해 다시 열린 다이에서 가압함으로써 99% 이상의 고밀도와 50-80MPa의 굽힘 강도 그리고 Z=2.0∼3.5 ×10-3/K의 열전성능을 나타내는 고강도 단조재를 제조 가능