- PII
- S3034610X25050064-1
- DOI
- 10.7868/S3034610X25050064
- Publication type
- Article
- Status
- Published
- Authors
- Volume/ Edition
- Volume 63 / Issue number 5
- Pages
- 604-613
- Abstract
- В настоящей работе впервые реализован самораспространяющийся высокотемпературный синтез термоэлектрических сплавов на основе тройной системы Fe–Al–Mn. Проведено детальное исследование влияния состава сплавов Fe–Al–Mn на их микроструктуру, электросопротивление и коэффициент Зеебека в широком температурном диапазоне 300–1000 K. Установлено, что значение коэффициента Зеебека синтезированных сплавов возрастает с увеличением содержания железа, достигая максимального значения 15.47 мкВ/К при температуре 657 K. Для сплавов, полученных из смесей 40Fe–5MnAl, 32Fe–2.5MnAl и 25Fe–50MnAl (ат. %), максимальные значения электросопротивления наблюдаются при температуре = 900 K и составляют 14.5, 20.7 и 39.3 мкОм м соответственно. Магнитные измерения синтезированных сплавов показали их ферромагнитное поведение. Сплав состава 40Fe–5MnAl демонстрирует максимальные значения остаточной намагниченности 0.24 A м/кг и коэрцитивной силы 3.393 кА/м.
- Keywords
- Date of publication
- 13.05.2025
- Year of publication
- 2025
- Number of purchasers
- 0
- Views
- 16
References
- 1. Leyens C., Peters M. Titanium and Titanium Alloys: Fundamentals and Applications. Weinheim: Verlag GmbH & Co. KGaA, 2003.
- 2. Kang C., Wang H., Bahk J., Kim H., Kim W. Thermoelectric Materials and Devices // Hierarchical Nanostructures for Energy Devices. RSC Nanoscience & Nanotechnology. 2015. № 35. P. 107.
- 3. Ганиев И.Н., Шоназаров Р.С., Элмурод А., Файзуллоев У.Н. Теплоемкость и термодинамические функции алюминиевого сплава AlCu4.5Mg1, легированного барием // ТВТ. 2023. Т. 6. № 5. С. 673.
- 4. Клындюк А.И., Хорт А.А. Теплофизические свойства твердых растворов мультиферроиков Bi1–xNdxFe1–xMnxO3 (x = 0.03, 0.09) при высоких температурах // ТВТ. 2019. Т. 57. № 2. С. 207.
- 5. Jain V.K., Yadav M.K., Siddiquee A.N., Khan Z.A., Sharma Ch. Synthesis of Fe–Al Intermetallic by Mechanical Alloying Process // J. Inst. Eng. India Ser. D. 2022. V. 103. № 2. P. 621.
- 6. Dash Sh., Lukoyanov A.V., Nancy, Mishra D., Mohammed Rasi U.P., Gangineni R.B., Vasundhara M., Patra A.K. Structural Stability and Magnetic Properties of Mn2FeAl Alloy with a β-Mn Structure // J. Magn. Magn. Mater. 2020. V. 513. P. 167205.
- 7. Jum’h I., Sâad essaoud S., Baaziz H., Charifi Z., Telfah A. Electronic and Magnetic Structure and Elastic and Thermal Properties of Mn2-based Full Heusler Alloys // J. Supercond. Novel Magn. 2019. V. 32. № 12. P. 3915.
- 8. Martin J., Tritt T., Uher C. High Temperature Seebeck Coefficient Metrology // J. Appl. Phys. 2010. V. 108. P. 121101.
- 9. Ben Abdellah A., Grosdidier B., Osman S.M., Mujibur Rahman S.M., Mayoufi M., Ataati J., Gasser J.G. Spin-state Dependence of Electrical Resistivity and Thermoelectric Power of Molten Al–Mn Alloys: Experiment and Theory // J. Alloys Compd. 2016. V. 658. № 15. P. 1010.
- 10. Li H., Hayashi K., Nagashima Y., Yoshioka S., Dong J., Li J-F., Miyazaki Y. Effects of Disorder on the Electronic Structure and Thermoelectric Properties of an Inverse Full–Heusler Mn2CoAl // Alloy. Chem. Mater. 2021. V. 33. P. 2543.
- 11. Loginova I., Marjolaine Sazerat, Popov N., Pozdniakov A., Solonin A. Features of Structure Formation in an Al–Fe–Mn Alloy upon Crystallization with Various Cooling Rates // Russ. J. Non-ferrous Metals. 2021. V. 62. № 1. P. 72.
- 12. Zhua X., Blakeb P., Jia S. The Formation Mechanism of Metastable Al6(Fe, Mn) Phase in Die-cast Al–Mg Alloys // Cryst. Eng. Comm. 2018. V. 20. P. 3839.
- 13. Marchenkov V.V., Irkhin V.Yu., Semiannikova A.A., Korenistov P.S., Marchenkova E.B. The Electrical Resistivity, Magnetic, and Galvanomagnetic Properties of a Cast and Rapid Melt Quenched Mn3Al Heusler Alloy // Phys. Metals Metallogr. 2023. V. 124. № 4. P. 321.
- 14. Рогачев А.С., Мукасьян А.С. Горение для синтеза материалов: введение в структурную макрокинетику. М.: Физматлит, 2012.
- 15. Сивакова А.О., Лазарев П.А., Боярченко О.Д., Сычев А.Е., Сычев Г.А. Особенности формирования g-фазы Al9Mn3Si в условиях высокотемпературного синтеза в системе Al–Mn–Si: горение, структуро- и фазообразование // ФГВ. 2025. Т. 61. № 1. С. 36.
- 16. Sivakova A.O., Karpov A.V., Busurina M.L., Lazarev P.A., Sytschev G.A., Morozov Yu.G., Sytschev A.E. Self-propagating High-temperature Synthesis of Cu– Mn–Al Alloys: Thermoelectric and Magnetic Properties // Int. J. Self-Propag. High-Temp. Synth. 2024. V. 33. P. 237.
- 17. Ran Q. Al–Fe–Mn Ternary Phase Diagram Evaluation, Partial Isothermal Section at 1000°C / Ed. G. Effenberg. Stuttgart: Materials Science International Services GmbH, Springer Materials, 1992. https://materials.springer.com/msi/phase-diagram/docs/sm_msi_r_10_010204_01_full_LnkDia4
- 18. Program for Thermodynamics Equilibrium Calculations “THERMO”. https://ism.ac.ru/thermo/
- 19. Карпов А.В., Морозов Ю.Г., Бунин В.А., Боровинская И.П. Влияние оксида иттрия на электропроводность нитридной СВС-керамики // Неорган. матер. 2002. Т. 38. № 6. С. 762.
- 20. Карпов А.В., Сычев А.Е., Сивакова А.О. Устройство для измерения коэффициента Зеебека термоэлектрических материалов в диапазоне температур 300–800 К // Измерит. техн. 2023. № 8. С. 67.
- 21. Kubaschewski O. Iron – Binary Phase Diagrams. Berlin, Heidelberg: Springer, 1982.
- 22. Voronina, E.V., Al’Saedi, A.K., Ivanova, A.G., Arzhnikov A.K., Dulov E.N. Structural and Phase Transformations Occurring During Preparation of Ordered Ternary Fe–Al–M Alloys (with M = Ga, B, V, and Mn) by Mechanical Alloying // Phys. Metals Metallogr. 2019. V. 120. № 12. P. 1213.
- 23. Enayati M.H., Salehi M. Formation Mechanism of Fe3Al and FeAl Intermetallic Compounds During Mechanical Alloying // J. Mater. Sci. 2005. V. 40. P. 3933.
- 24. Liu C., Fan C.Z. Crystal Structure of the λ-Al13Fe4-type Intermetallic (Al,Cu)13(Fe,Cu)4 // Inorganic Compounds IUCrDATA. 2018. V. 3. Pt. 3. x180363.
- 25. Atomic Radius in the Periodic Table of Elements. National Library of Medicine. https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/periodic-table/atomic-radius/
- 26. Cao X., Kim C.-S., Yoo H.-I. Effect of Substitution of Manganese for Iron on the Structure and Electrical Properties of Yttrium Ferrite // J. Am. Ceram. Soc. 2004. V. 84. Iss. 6. P. 1265.
- 27. Stanisław J., Krzysztof K., Zbigniew B. Kinetics of Reactions in FeAl Synthesis Studied by the DTA Technique and JMA Model // Intermetallics. 2010. V. 18. Iss. 7. P. 1332.
- 28. Семкин С.В., Смагин В.П. Термодинамические функции и фрустрационные свойства магнетиков // Вестник ВГУЭС. 2021. № 3. С. 158.
- 29. Hayashi K., Li H., Eguchi M., Nagashima Y., Miyazaki Y. Magnetic Full-Heusler Compounds for Thermoelectric Applications. In: Magnetic Materials and Magnetic Levitation / Eds. D.R. Sahu, V.N. Stavrou. IntechOpen, 2020. 202 p.
