| 研究概要 |
熱電素子材料の性能指数Zは、Z=Q^2/κρ(Q:熱起電力、κ:熱伝導率、ρ:電気抵抗)で表わされ、性能を向上させるためには、Qを増大させ、κ・ρを小さくすることが必要である。
本年度の研究では、熱起電力Qが大きい熱電材料の開発を目的として、Zr,Nb,Tiを添加したFeSi_2を、熱伝導率の低下を目的としてSiC粉末を添加したFeSi_2を、MG法およびMA法によって作製し、それを900°C、30min間、25Mpaでホットプレスすることによって焼結体を作製して、熱電特性を測定評価した。
得られた成果を要約すると、以下の通りである。
1)MA法およびMG法の活用によって、極めて微細な組織を有するβ-FeSi_2を熱処理することなく、ホットプレスのみで作製することに成功した。
2)NbおよびTiの添加は、β-FeSi_2の熱電特性の改善に効果はないが、Zrの添加は電気抵抗を飛躍的に低下させる効果を示し、特に高温での性能向上に顕著な効果を示すことが明らかとなった。
3)FeSi_2にSiおよびCを添加して、メカニカルアロイング(MA)することによって、β-FeSi_2相中にSiC超微粒子を均一・微細に分散させることに成功し、その結果、熱起電力および電気抵抗には殆ど影響することなく熱伝導率を約50%低下させることによって、性能を大幅に向上させることができた。
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