Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка получения высокоэффективного сплава Гейслера состава Fe2TiSn1-xSix

ФИО
Зуева Валерия Юрьевна
Электронная почта
68aa770c67b14valeria.zueva@yandex.ru
Номинация
Материаловедение
Институт
Новых материалов и нанотехнологий (ИНМиН)
Кафедра
Функциональных наносистем и высокотемпературных материалов
ФИО научного руководителя
д. ф.-м.н., проф. Ховайло В.В.
Академическая группа
НМ-12-2
Наименование тезиса
Разработка получения высокоэффективного сплава Гейслера состава Fe2TiSn1-xSix
Тезис

Технический прогресс 21 века стремительно ведет нас к поиску новых возобновляемых источников энергии, которые будут получать не только дополнительную энергию, но при этом не нарушат без того пошатнувшуюся экосистему. Термоэлектрические материалы относятся к перспективным способам прямого преобразования тепловой энергии в электрическую.

Основные усилия сфокусированы на поиске материала с высокой термоэлектрической эффективностью. Самыми лучшими на данный момент являются сплавы на основе халькогенидов висмута и сурьмы, другим же материалам пока не удавалось приблизиться к подобным значениям. Материалы на основе сплава Гейслера имеют огромный потенциал для этого.

Необходимым качеством термоэлектрического материала выступает наличие комплекса физических свойств, обеспечивающих приемлемый для данной задачи КПД преобразования. Термоэлектрический материал должен обладать высокой термоЭДС, электропроводностью и малой теплопроводностью. Важной фундаментальной задачей является получение стабильного химического состава сплавов, что обеспечит оптимальное значение концентрации носителей заряда и, как следствие, высокое значение термоэлектрической эффективности.

В данной работе рассмотрен процесс приготовления термоэлектрического материала на основе сплава Гейслера состава Fe2TiSn1-xSix (x = 0.2), с применением методов наноструктурирования с целью повышения термоэлектрических свойств. Первым этапом проводилась индукционная плавка серии образов, с последующим механическим сплавлением в планетарной шаровой мельнице в защитной атмосфере Ar. В результате был получен порошок с субмикронным размером зерен, для которого был определен фазовый состав с помощью рентгеновской дифрактометрии. Фазовые диаграммы с образцов подтверждают наличие фазы с небольшой примесью FeSn2, которая должна исчезнуть после отжига при T=800 К. Измерения теплопроводности показали, что после наноструктурирования она уменьшилась и ее минимум достигается при температуре 600 К. Следующим этапом необходимо исследовать транспортные свойства для выявления влияния состава на термоэлектричекие свойства. 

Ранее были проведены эксперименты по получению термоэлектрических материалов на основе сплава полу-Гейслера, в рамках которых была произведена оптимизация процессов спекания. Так, имея отработанную технологию, планируется применить ее к сплаву Гейслера, что позволит избавиться от редких и дорогостоящих компонентов, как Hf.

Научный руководитель - д. ф.-м.н., проф. Ховайло В.В., Инж. Воронин А.И.