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高性能熱電素子を実現するための組成傾斜を利用したホイスラー材料に関する研究

利用成分梯度实现高性能热电器件的Heusler材料研究

基本信息

批准号：
12F02817
负责人：
西野洋一
金额：
$ 0.77万
依托单位：
Nagoya Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012-04-01 至 2015-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

自動車からの廃熱を利用した熱電発電を広く普及させるためには，効率よく熱電材料を生産する必要があり，従来の熱電特性評価を目的としたアーク溶解による試料作製ではなく，焼結法を用いた試料作製方法が有効である。焼結法とは，所望の組成を有する微粉末に短時間に大電流を流すことにより微細粒多結晶体を得る方法であり，短時間・簡便に試料を作製できるとともに，焼結条件や微粉末粒径により，従来のアーク溶解で作製した試料の熱電特性を上回る性能の材料が得られることが期待できる。そこで，今年度はこれまでに良好な熱電特性が得られているFe2VTaxAl1-x合金について，焼結温度並びに焼結圧力による熱電特性の変化を詳細に調べた。焼結条件に及ぼす焼結温度の影響を明らかにするために，45μm以下に粉砕したFe2VTa0.05Al0.95試料を様々な焼結条件(950℃～1100℃、40～50 MPa)下で作製し，熱電特性の評価を行った。作製した試料は，焼結温度の低下とともに相対密度の減少が観測されたことから，結晶内部に細孔が導入されていると考えられる。電気抵抗率は増加するものの，格子熱伝導率は大きく減少し，その変化の振る舞いはパーコレーションモデルでよく説明できることを見出した。また，焼結圧力を増加させた際には熱伝導率の低下が観測された。結果として，出力因子はかなり減少したが，焼結条件の最適化により無次元性能指数は増加しており，1050℃で50 MPaという焼結条件が最適であると決定した。

The method of preparing the sample for the purpose of evaluating the thermoelectric properties of the automobile is applicable. Sintering method: the desired composition of micro-powder, short time, high current flow, method of obtaining micro-particle polycrystalline body, short time, simple preparation of sample, sintering conditions, particle size, dissolution, preparation of sample, thermoelectric properties, etc. In this year, the thermoelectric characteristics of Fe2VTaxAl1-x alloy are excellent, and the sintering temperature and sintering pressure are adjusted in detail. The effect of sintering conditions and sintering temperature on the thermoelectric properties of Fe2VTa0.05Al0.95 samples was studied. For the preparation of the sample, the sintering temperature is lowered, the phase density is reduced, and the pores inside the crystal are introduced. The electrical resistivity increases, the lattice thermal conductivity decreases, and the electrical conductivity decreases. When the sintering pressure increases, the thermal conductivity decreases. The results show that the output factor decreases, the sintering conditions are optimized, the dimensional performance index increases, and the sintering conditions are optimized at 1050℃ and 50 MPa.

项目成果

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专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Thermoelectric properties of the Heusler-type Fe_2VTa_xAl_<1-x> alloys

Heusler型Fe_2VTa_xAl_<1-x>合金的热电性能

DOI：
10.1063/1.4861419
发表时间：
2014
期刊：
Journal of Applied Physics
影响因子：
3.2
作者：
Krystel Renard;Arinori Mori;Yuichiro Yamada;Suguru Tanaka;Hidetoshi Miyazaki;Yoichi Nishino
通讯作者：
Yoichi Nishino

Thermoelectric properties of the Heusler-type Fe_2VTa_xAl_<1-x> alloys (0≦x≦0.12)

Heusler型Fe_2VTa_xAl_<1-x>合金(0≤x≤0.12)的热电性能