技术特征：
1.一种以fe-cr-mo/w为阻隔层的方钴矿热电材料与铜电极的连接方法，其特征在于：以fe-cr-mo/w为阻隔层的方钴矿热电材料与铜电极的连接方法按以下步骤进行：一、先将方钴矿热电材料进行切割，然后对方钴矿热电材料的待焊面依次进行砂纸逐级打磨、抛光、酒精超声清洗、丙酮超声清洗，然后置于惰性气体气氛下保存；将铜电极的待焊面进行打磨和超声清洗，吹干，得到待焊铜电极，置于惰性气氛下保存；二、按照阻隔层的原子百分比称取原料，将原料置于真空电弧熔炼炉内进行电弧熔炼，然后吸铸到水冷铜模模具中进行快速凝固，得到成分均匀的过饱和固溶体阻隔层铸锭；将过饱和固溶体阻隔层铸锭依次进行切割成薄片、打磨、清洗、吹干，得到阻隔层薄片，备用；所述阻隔层按照原子百分比由10-19.9％的cr、0.1-10％的mo或w、和余量的fe组成，且cr与mo、cr与w的原子百分比之和为20％；所述快速凝固的速度是至少1000℃/min；三、将阻隔层薄片置于步骤一处理后的方钴矿热电材料和待焊铜电极的待焊面之间进行装配，得到待焊连接件；将待焊连接件在1
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pa的真空环境下，同时施加10-30mpa的焊接压力，升温至550-650℃，并保温保压3-30min，然后缓慢降至室温，完成方钴矿热电材料与铜电极的连接。2.根据权利要求1所述的以fe-cr-mo/w为阻隔层的方钴矿热电材料与铜电极的连接方法，其特征在于：步骤一所述酒精超声清洗时间为10min；丙酮超声清洗时间为10min。3.根据权利要求1所述的以fe-cr-mo/w为阻隔层的方钴矿热电材料与铜电极的连接方法，其特征在于：步骤二所述原料为纯fe、纯cr、纯mo、纯w、crmo或crw。4.根据权利要求1所述的以fe-cr-mo/w为阻隔层的方钴矿热电材料与铜电极的连接方法，其特征在于：步骤二所述电弧熔炼工艺为：电弧熔炼电流为130a，每次熔炼引弧20s，每次结束后用料勺翻料一次，至少熔炼重复5次。5.根据权利要求1所述的以fe-cr-mo/w为阻隔层的方钴矿热电材料与铜电极的连接方法，其特征在于：步骤二所述阻隔层薄片厚度为100-300μm。6.一种以fe-cr-mo/w为阻隔层的方钴矿热电材料与铜电极的连接方法，其特征在于：以fe-cr-mo/w为阻隔层的方钴矿热电材料与铜电极的连接方法按以下步骤进行：一、按照阻隔层的原子百分比称取原料，将原料置于真空电弧熔炼炉内进行电弧熔炼或者真空感应熔炼，然后吸铸到水冷铜模模具中进行快速凝固，得到成分均匀的过饱和固溶体阻隔层铸锭；将过饱和固溶体阻隔层铸锭依次进行切割成薄片、打磨、清洗、吹干，得到阻隔层薄片，备用；将铜电极的待焊面进行打磨和超声清洗，吹干，得到待焊铜电极，置于惰性气氛下保存；所述阻隔层按照原子百分比由10-19.9％的cr、0.1-10％的mo或w、和余量的fe组成，且cr与mo、cr与w的原子百分比之和为20％；所述快速凝固的速度至少是1000℃/min；二、将阻隔层薄片置于装有待焊方钴矿热电材料粉末的石墨模具中，阻隔层薄片覆盖在方钴矿热电材料粉末，将阻隔层与热电材料粉末进行热压烧结，随炉冷却，得到带阻隔层的热电材料；然后进行切割、逐级打磨、清洗，得到待焊热电材料，置于惰性气体环境下保存备用；所述热压烧结工艺参数根据热电材料种类等因素确定；所述热电材料粉末的粒径不大于10μm；
三、在步骤二得到的待焊热电材料的阻隔层和铜电极之间放置一层钎料，待焊热电材料的阻隔层朝向铜电极的待焊面，得到待焊件，进行钎焊；或者在步骤二得到的待焊热电材料的阻隔层和铜电极之间设置纳米银焊膏，待焊热电材料的阻隔层朝向铜电极的待焊面，得到待焊件，进行固相烧结。7.根据权利要求6所述的以fe-cr-mo/w为阻隔层的方钴矿热电材料与铜电极的连接方法，其特征在于：步骤一所述电弧熔炼工艺为：电弧熔炼电流为130a，每次熔炼引弧20s，每次结束后用料勺翻料一次，至少熔炼重复5次。8.根据权利要求6所述的以fe-cr-mo/w为阻隔层的方钴矿热电材料与铜电极的连接方法，其特征在于：步骤一所述原料为纯fe、纯cr、纯mo、纯w、crmo或crw。9.根据权利要求6所述的以fe-cr-mo/w为阻隔层的方钴矿热电材料与铜电极的连接方法，其特征在于：步骤三所述固相烧结工艺为：在真空度为1
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pa下，向待焊件施加0.5-10mpa压力，升温至200-500℃并保温5-30min，随炉冷却。10.根据权利要求6所述的以fe-cr-mo/w为阻隔层的方钴矿热电材料与铜电极的连接方法，其特征在于：步骤三所述钎焊的工艺为：在真空度为1
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pa下，升温速率5-15℃/min，升温至650-700℃并保温3-10min，随炉冷却，降温速率2-10℃/min。
技术总结
一种以Fe-Cr-Mo/W为阻隔层的方钴矿热电材料与铜电极的连接方法，涉及一种热电材料与电极的连接方法。为了解决方钴矿与铜电极连接过程中元素扩散以及焊接接头强度低的问题。本发明中阻隔层原料进行熔炼后吸铸到水冷铜模模具中进行快速凝固，创新的采用非平衡凝固原理将Fe-Cr合金中的大尺寸Mo/W元素固溶度大幅度提高，降低元素扩散，减小了接头残余应力，提高接头强度。采用扩散焊、钎焊、纳米银烧结等方法对方钴矿与铜电极进行连接，操作方便，工艺灵活，可根据实际使用需求选择合适的方法，成本较低。本较低。本较低。
技术研发人员：张丽霞 潘辉 耿慧远 张博 常青 孙湛
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：2022.09.19
技术公布日：2022/12/1