Электросопротивление, магнитные и термоэлектрические свойства сплава Гейслера Сo2TiAl, полученного методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза
- Авторы: Бусурина М.Л.1, Карпов А.В.1, Андреев Д.Е.1, Боярченко О.Д.1, Морозов Ю.Г.1, Икорников Д.М.1, Сычев А.Е.1
-
Учреждения:
- Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова РАН
- Выпуск: Том 125, № 10 (2024)
- Страницы: 1208-1214
- Раздел: ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА
- URL: https://ogarev-online.ru/0015-3230/article/view/282228
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0015323024100021
- EDN: https://elibrary.ru/JGFZDW
- ID: 282228
Цитировать
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Аннотация
Впервые методом СВС-металлургии получен термоэлектрический сплав Co2TiAl. Исследованы микроструктура, магнитные и термоэлектрические свойства синтезированного сплава. Максимальное значение коэффициента Зеебека и термоэлектрической мощности при комнатной температуре составили –29.5 мкВ/К и 1230 мкВт·м–1·К–2 соответственно. Проведено сравнение влияния модификаций метода СВС на свойства получаемого сплава. Показано, что сплав, синтезированный методом СВС-прессования, имеет более высокие значения термоэлектрических характеристик, чем сплав, полученный методом СВС-металлургии.
Полный текст
Об авторах
М. Л. Бусурина
Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова РАН
Автор, ответственный за переписку.
Email: busurina@ism.ac.ru
Россия, ул. Академика Осипьяна, 8, Черноголовка, 142432
А. В. Карпов
Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова РАН
Email: busurina@ism.ac.ru
Россия, ул. Академика Осипьяна, 8, Черноголовка, 142432
Д. Е. Андреев
Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова РАН
Email: busurina@ism.ac.ru
Россия, ул. Академика Осипьяна, 8, Черноголовка, 142432
О. Д. Боярченко
Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова РАН
Email: busurina@ism.ac.ru
Россия, ул. Академика Осипьяна, 8, Черноголовка, 142432
Ю. Г. Морозов
Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова РАН
Email: busurina@ism.ac.ru
Россия, ул. Академика Осипьяна, 8, Черноголовка, 142432
Д. М. Икорников
Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова РАН
Email: busurina@ism.ac.ru
Россия, ул. Академика Осипьяна, 8, Черноголовка, 142432
А. Е. Сычев
Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова РАН
Email: busurina@ism.ac.ru
Россия, ул. Академика Осипьяна, 8, Черноголовка, 142432
Список литературы
- Webster P.J. Heusler Alloys // Contemp. Phys. 1969. V. 10. P. 559–577.
- Марченков В.В., Ирхин В.Ю. Полуметаллические ферромагнетики, спиновые бесщелевые полупроводники и топологические полуметаллы на основе сплавов Гейслера: теория и эксперимент // ФММ. 2021. T. 122. № 12. С. 1221–1246.
- Васильев А.Н., Бучельников В.Д., Такаги Т., Ховайло В.В, Эстрин Э.И. Ферромагнетики с памятью формы // У.Ф.Н. 2003. Т. 173. № 6. C. 577–608.
- Ishida S., Otsuka Y., Kubo Y., Ishida J. Orbital angular momentum in Co2MnSn // J. Phys. F: Met. Phys. 1983. V. 13. P. 1173–1178.
- Zimm C., Jastrab A., Sternberg A., Pecharsky V., Gschneidner K. Jr., Osborne M., Anderson I. Description and performance of a near-room temperature magnetic refrigerator / In: Kittel P. (eds) Advances in Cryogenic Engineering. Advances in Cryogenic Engineering. V. 43. Springer, Boston, MA. P. 1759–1766.
- Graf T., Felser C., Parkin S.S.P. Simple rules for the understanding of Heusler compounds // Prog. Solid. State Chem. 2011. V. 39. P. 1.
- Suzuki R., Kyono T. Thermoelectric properties Fe2TiAl Heusler Alloys // J. Alloys Compounds. 2004. V. 377. P. 38–42.
- Hayashi K., Eguchi M., Miyazaki Y. Structural and thermoelectric properties of ternary full-Heusler alloys // J. Electron. Mater. 2017. V. 46. P. 2710–2716.
- Шредер Е.И., Филанович А.Н., Чернов Е.Д., Лукоянов А.В., Марченков В.В., Сташкова Л.А. Электронная структура, термоэлектрические и оптические свойства сплавов Гейслера Mn2MeAl (Me = Ti, V, Cr) // ФMM. 2023. T. 124. № 7. C. 608–615.
- Gui Z., Wang G., Wang H., Zhang Y., Li Y., Wen X., Li Y., Peng K., Zhou X., Ying J., Chen X. Large improvement of thermoelectric performance by magnetism in Co-based full-Heusler alloys // Adv. Sci. 2023. V. 10. P. 2303967.
- Zhang W., Zhao L., Qian Z., Sui Y., Liu Y., Su W., Zhang M., Liu Z., Liu G., Wu G. Magnetic properties of the Heusler alloy Co2TiAl synthesized by melt-spinning technique // J. Alloys Compounds. 2007. V. 431. P. 65–67.
- Koller M., Chráska T., Cinert J., Heczko O., Kopeček J., Landa M., Mušálek R., Rameš M., Seiner H., Stráský J., Janeček M. Mechanical and magnetic properties of semi-Heusler/light-metal composites consolidated by spark plasma sintering // Mater. Design. 2017. V. 126. P. 351–357.
- Итин В.И., Найбороденко Ю.С. Высокотемпературный синтез интерметаллических соединений. Томск: Изд-во Томcкого ун-та, 1989. 209 c.
- Yukhvid V.I. Modifications of SHS processes // Pure Appl. Chem. 1992. V. 64. Iss. 7. P. 977–988.
- Andreev D.E., Zakharov K.V., Yukhvid V.I., Schukin A.S., Golosova O.A. Centrifugal high-temperature synthesis of Cox-CrNbWMoAlC cast alloys // High Temp. Mater. Processes. 2023. V. 27. Iss. 3. P. 9–16.
- Hu T., Poudeu-Poudeu P., Yang D., Yan Y., Cao Y., Zhang T., Su X., Liu W., Tang X., Cao W. Ultra-fast fabrication of bulk ZrNiSn thermoelectric material through self-propagating high-temperature synthesis combined with in-situ quick pressing // Scripta Mater. 2019. V. 165. P. 140–146.
- Xing Y., Liu R., Sun Y.-Y., Chen F., Zhao K., Zhu T., Bai S., Chen L. Self-propagating high-temperature synthesis of half-Heusler thermoelectric materials: reaction mechanism and applicability // J. Mater. Chem. A. 2018. V. 6. P. 19470–19778.
- Xing Y., Liu R., Liao J., Zhang Q., Xia X., Wang C., Huang H., Chu J., Gu M., Zhu T., Zhu C., Xu F., Yao D., Zeng Y., Bai S., Uher C., Chen K. High-efficiency half-Heusler thermoelectric modules enabled by selfpropagating synthesis and topologic structure optimization // Energ. Environ Sci. 2019. V. 12. P. 3390–3399.
- Бусурина М.Л., Карпов А.В., Щербаков В.А., Грядунов А.Н., Сачкова Н.В., Сычев А.Е. Электрофизические свойства сплава на основе 2Co-Ti-Al, полученного методом СВС-прессования // Перспект. матер. 2020. № 1. С. 5–12.
- Karpov A.V., Morozov Y.G., Bunin V.A., Borovinskaya I.P. Effect of Yttria additions on the electrical conductivity of SHS nitride ceramics // Inorg Mater. 2002. V. 38. P. 631–634.
- Карпов А.В., Сычев А.Е., Сивакова А.О. Устройство для измерения коэффициента Зеебека термоэлектрических материалов в диапазоне температур 300–800 К // Измер. Техн. 2023. № 8. C. 67–72.
- https://nexten.materialsproject.org/materials/mp5407?chemsys=Al-Ti-Co
- Буханько Н.Г., Казакова Е.Ф., Соколовская Е.М. Взаимодействие алюминия с кобальтом и титаном // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 2. Химия. 2002. Т. 43. № 1. С. 51–57.
- Коуров Н.И., Перевозчикова Ю.А., Weber H.W., Марченков В.В. Особенности электросопротивления полуметаллических ферромагнетиков Co2MeAl (Me = Ti, V, Cr, Mn, Fe) // ФТТ. 2016. Т. 58 (7). C. 1311–1316.
- Yakhmi J.V., Gopalakrishnan I.K., Grover A.K. Electrical resistivity studies on the Heusler alloys Co2T1–xAl1+x (T = Ti or Zr) // Phys. Status Solidi (A). 1984. V.85. P. 89–92.
- Zheng Y., Lu T., Polash M.H., Rasoulianboroujeni M., Liu N., Manley M.E., Deng Y., Sun P.J., Chen X.L, Hermann R.P., Vashaee D., Heremans J.P., Zhao H. Paramagnon drag in high thermoelectric figure of merit Li-doped MnTe // Sci Adv. 2019. V. 5. Iss. 9. P. 1–7.
- Witting I.T., Chasapis T.C., Ricci F., Peters M., Heinz N.A., Hautier G., Snyder G.J. The Thermoelectric Properties of Bismuth Telluride // Adv. Electron Mater. 2019. V. 5. Iss. 6. P. 1800904.
Дополнительные файлы
