JP2009084689A - ハーフホイスラー熱電材料の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】a,b,c,d,e,fを0または正の数、n,mを正の整数とし、a+b+c=1、d+e=1、f+g=1、(n,m)=(1,3)、(1,1)または(2,1)として、Ti、ZrおよびHfの少なくとも1種と、NiおよびCoの少なくとも1種とから成る金属間化合物〔TiaZrbHfc〕n〔NidCoe〕mの固相と、SnおよびSbの少なくとも1種の液相とを接触させた状態で保持することにより、金属間化合物〔TiaZrbHfc〕〔NidCoe〕〔SnfSbg〕から成るハーフホイスラー合金の固相を生成させる。
【選択図】図1
Description
原料として金属間化合物であるTinNim合金と金属であるSnを用いて、金属間化合物であるTiNiSnハーフホイスラー合金を製造した。ここで、(n,m)=(1,1)、(1,3)、(2,1)すなわち金属間化合物としてTiNi、TiNi3、Ti2Niの3種類を用いた。
原料として金属間化合物である(Ti0。5Zr0.5)Ni合金と金属であるSnを用いて、金属間化合物である(Ti0。5Zr0.5)NiSnハーフホイスラー合金を製造した。
その後、空冷した試料を取り出し、図2中に破線で囲った部位を切り出し、SEMの背面反射電子線像による界面の組織観察およびEPMAによる定量化学分析を行なった。結果を図5に示す。図中の各領域は下記の組成であった。
(A)Zrリッチハーフホイスラー(11at%Ti−22at%Zr)*
(B1)Tiリッチハーフホイスラー(26at%Ti−7at%Zr)*
(B2)Tiリッチハーフホイスラー(29at%Ti−4at%Zr)*
*:残部はNi+Snで合計100at%
なお、Zrリッチハーフホイスラー、Tiリッチハーフホイスラーは以下の意味である。
Zrリッチハーフホイスラー:ハーフホイスラーZrNiSnが記述濃度のTiを固溶した状態
Tiリッチハーフホイスラー:ハーフホイスラーTiNiSnが記述濃度のZrを固溶した状態
上記のとおり、TiリッチハーフホイスラーとZrリッチハーフホイスラーに分離して生成する。
P1:ハーフホイスラー(19at%Ti−17at%Zr)*
P2:Zrリッチハーフホイスラー(6at%Ti−41at%Zr)*
P3:(Ti0。5Zr0.5)Ni
*:残部はNi+Snで合計100at%
以上の結果から、(Ti0。5Zr0.5)NiSn系では900℃以上、1200℃未満の熱処理によって、単相ハーフホイスラーが生成可能であると考えられる。
原料として金属間化合物である(Ti0。5Hf0.5)Ni合金と金属であるSnを用いて、金属間化合物である(Ti0。5Hf0.5)NiSnハーフホイスラー合金を製造した。
実施例1と同様にして試料を準備した。800℃、1hrの熱処理後、(Ti0。5Hf0.5)Ni原料とSn原料との界面を実施例1と同様にEPMA分析した。結果を図7に示す。図中の各領域は下記の組成であった。
(A1)Tiリッチハーフホイスラー(22at%Ti−11at%Hf〜18at%Ti−15at%Hf)
(A2)Tiリッチのハーフホイスラー(ほぼTiNiSn。Hfなし)
(A3)Tiリッチのハーフホイスラー(31at%Ti−2at%Hf)
このように、Tiの一部をHfで置換しても、熱処理によって単相のハーフホイスラー合金を合成することが可能であることが分かる。
原料として金属間化合物であるTi(Ni0.8Co0.2)合金と金属であるSnを用いて、金属間化合物であるTi(Ni0.8Co0.2)Snハーフホイスラー合金を製造した。
実施例1と同様にして試料を準備した。800℃、1hrの熱処理後、Ti(Ni0.8Co0.2)原料とSn原料との界面を実施例1と同様にEPMA分析した。結果を図8に示す。図示したように、ハーフホイスラーTi(Ni0.8Co0.2)Snハーフホイスラーが生成している。このハーフホイスラー相は、図8に示すようにCo濃度が0at%〜2at%の範囲で変動している。
このように、Niの一部をCoで置換しても熱処理によって単相のハーフホイスラー合金を合成することが可能であることが分かる。
また、実施例では原料として粉末を用いたが、これに限定する必要はなく、薄板やワイヤ状のものを用いてもよい。
Claims (2)
- a,b,c,d,e,f,gを0または正の数、n,mを正の整数とし、a+b+c=1、d+e=1、f+g=1、(n,m)=(1,3)、(1,1)または(2,1)として、Ti、ZrおよびHfの少なくとも1種と、NiおよびCoの少なくとも1種とから成る金属間化合物〔TiaZrbHfc〕n〔NidCoe〕mの固相と、SnおよびSbの少なくとも1種の液相とを接触させた状態で保持することにより、金属間化合物〔TiaZrbHfc〕〔NidCoe〕〔SnfSbg〕から成るハーフホイスラー合金の固相を生成させることを特徴とするハーフホイスラー熱電材料の製造方法。
- 請求項1において、(n,m)=(1,1)であることを特徴とする方法。
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2010129636A (ja) * | 2008-11-26 | 2010-06-10 | Toshiba Corp | 熱電変換材料およびそれを用いた熱電変換モジュール並びに熱電変換材料の製造方法 |
JP2012023201A (ja) * | 2010-07-14 | 2012-02-02 | Toyota Motor Corp | 熱電変換材料の製造方法 |
JP2013153201A (ja) * | 2013-04-01 | 2013-08-08 | Toshiba Corp | 熱電変換材料およびそれを用いた熱電変換モジュール |
WO2014014126A1 (ja) * | 2012-07-17 | 2014-01-23 | 株式会社 東芝 | 熱電変換材料およびそれを用いた熱電変換モジュール並びに熱電変換材料の製造方法 |
KR20200085716A (ko) * | 2015-12-11 | 2020-07-15 | 주식회사 엘지화학 | 하프-호이슬러계 열전재료, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 열전 소자 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0754068A (ja) * | 1993-08-12 | 1995-02-28 | Nippon Yakin Kogyo Co Ltd | NiTi金属間化合物の製造法 |
JP2007173799A (ja) * | 2002-11-12 | 2007-07-05 | Toshiba Corp | 熱電変換材料および熱電変換素子 |
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Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0754068A (ja) * | 1993-08-12 | 1995-02-28 | Nippon Yakin Kogyo Co Ltd | NiTi金属間化合物の製造法 |
JP2007173799A (ja) * | 2002-11-12 | 2007-07-05 | Toshiba Corp | 熱電変換材料および熱電変換素子 |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010129636A (ja) * | 2008-11-26 | 2010-06-10 | Toshiba Corp | 熱電変換材料およびそれを用いた熱電変換モジュール並びに熱電変換材料の製造方法 |
JP2012023201A (ja) * | 2010-07-14 | 2012-02-02 | Toyota Motor Corp | 熱電変換材料の製造方法 |
WO2014014126A1 (ja) * | 2012-07-17 | 2014-01-23 | 株式会社 東芝 | 熱電変換材料およびそれを用いた熱電変換モジュール並びに熱電変換材料の製造方法 |
JPWO2014014126A1 (ja) * | 2012-07-17 | 2016-07-07 | 株式会社東芝 | 熱電変換材料およびそれを用いた熱電変換モジュール並びに熱電変換材料の製造方法 |
US9570667B2 (en) | 2012-07-17 | 2017-02-14 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Thermoelectric conversion material, thermoelectric conversion module using the same, and manufacturing method of the same |
JP2013153201A (ja) * | 2013-04-01 | 2013-08-08 | Toshiba Corp | 熱電変換材料およびそれを用いた熱電変換モジュール |
KR20200085716A (ko) * | 2015-12-11 | 2020-07-15 | 주식회사 엘지화학 | 하프-호이슬러계 열전재료, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 열전 소자 |
KR102339632B1 (ko) | 2015-12-11 | 2021-12-14 | 주식회사 엘지화학 | 하프-호이슬러계 열전재료, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 열전 소자 |
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