Регистрация / Вход
Прислать материал

Особенности процесса спекания сплавов полу – Гейслера Ni(М)Sn (M = Ti, Zr, Hf)

ФИО: Зуева В.Ю., Литвинова К.И., Петрова И.В., Середина М.А.

Направление: Материаловедение

Научный руководитель: д.ф.-м.н. Ховайло В.В., инженер Воронин А.И.

Институт: Институт новых материалов и нанотехнологий

Кафедра: Кафедра Функциональных наносистем и высокотемпературных материалов

Академическая группа: НМ-12-2

В данном проекте изучался перспективный среднетемпературный термоэлектрический материал – сплав полу Гейслера состава MNiSn (где M = Ti, Zr, Hf). Высокая теплопроводность этих соединений ограничивает их термоэлектрическую эффективность, одним из способов уменьшения теплопроводности является создание большого количества центров рассеяния фононов – создание объемного материала из порошка. В большинстве работ по исследованию этих сплавов объемный материал был получен при температуре процесса более 1300 К. Целью работы является поиск оптимальных условий компактирования, при которых максимально сохраняется субмикронная структура исходного порошка в объемном материале.

В работе был синтезирован термоэлектрический материал состава Ni(Ti0.4Zr0.4Hf0.2)Sn0.98Sb0.02 в несколько этапов. Исходные материалы после сплавления были подвергнуты отжигу при температуре 1073 К в течение 7 дней. Впоследствии был приготовлен порошок, который был cкомпактирован на физическом симуляторе металлургический процессов Gleeble 3800. Нагрев производился со скоростью 2 К/с, давлением 50 Мпа, выдержкой 10 с и при температурах – 1300 K, 1223 K и 1173 К.

Наименьший размер частиц порошка был получен при спекании Т = 1173 К, что должно способствовать понижению теплопроводности. При этом образец обладает достаточной механической прочностью и пригоден для дальнейшей обработке.

Как можно заметить, образец 3 (Т = 1173 К) имеет наименьшую температуропроводность, что должно положительно повлиять на его термоэлектрическую эффективность (рисунок 1).

Рисунок 1 – Температурная зависимость температуропроводности

Проведенные исследования показывают, что полчение термоэлектрических сплавов Гейслера состава Ni(Ti0.4Zr0.4Hf0.2)Sn0.98Sb0.02 возможно при температуре, которая значительно ниже той, которая указывается в мировой литературе. Это позволит создать более эффективный термоэлектрический материал. Возможно так же понижение температуры прессование до 1123 К.