Термоэлектрический материал для положительной ветви каскадного термоэлемента

1 р н т вО П И С А Н И Е (и 693492ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.Кл 1. 35/ Гену стаенный квинтесссаам нзобратаннйюткрытнй Опубликовано 25.10,79. БюллетеньДата опубликования описания 03. 1.79(54) ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИИ МАТЕРИАЛОЛОЖИТЕЛЬНОЛ ВЕТВИ КАСКАДНОГО ТЕРМОЭЛЕМЕНТА Изобре ческой физ терм оэлект зовано при ложительн та,максимальнодобротности ение относится к обл ки, преимущественно ичества, и может бы изготовлении матери й ветви каскадного те сти техник области, тьиспольла для пор моэлеменфициентов ических св абильность азличия коэф ения и элект худшается ст тепловойств К- механиТеллурид германия известен как среднетемпературный термоэлектрический материал. Лучшие термоэлектрические свойстваон имеет в области существования высокотемпературной модификациис(.-фазы притемпературах выше 400 С 1,Недостатком теллурида германия, кактермоэлектрического материала, являютсянизкие значения коэффициента добротности,особенно в области существования его низкотемпературной модификации ф-фазы. Кромеэтого, в рабочей области температур, при375 С, теллурид германия имеет фазовыйпереход аС 6, что неблагоприятно влияетна стабильность электрофизических и механических свойств сплавов.Наиболее известным термоэлектрическимматериалом для средней области температурявляется сплав 95 мол.% беТе, 5 мол,% В 12 Тен. Сплав имеет е значение коэффициента /=-1,7 108 град при 480 С 12..Недостатком этого сплава является то,что коэффициент добротности Х резко уменьшается с понижением температуры и имеет значения Х = 1,3 10 град. при 350"С и 0,9 168 град. при 200 С. Применение сплава в интервале 350 в 2 С ограничено нс только ухудшением его термоэлектрических свойств, но и довольно высокой температурой фазового перехода сЕ325 С, которая определена по аьомалиям на температурных зависммостях электросонротивления. и коэффициентатермо-ЭДС. При такой темйературе фазовЬго перехода в случае, когда температура холодного спая ранна 200 - 00 С, материал вблизи холодного сная находится в области существования о.фазы. В товремя материал вблизи горячего спая находится в области сугцествования В-фазы.2 СИз-за рго расшир ) ои,ф-фаз у693492 1 О 26 15 Коэффи пиентдобротности оэф бро Температура фазовогоо переходаостин сплавов, мол.% рототиР ла град-ф 350 С ад350 С 7, град 200Мп 1 е 1,2 1,8 3,0.3,6 4,2 94 4,8 9 1 7,2 85 120 82 14 4 79 16,876 19,2 320 272 195 177 325 0 О 0 0 1 0,8 1,3 0,8 чсскпх и электрофизических свойств мате; риала,Цель изобретения - расширение рабо 1 сго температурного интервала за счет сни. жения температуры фазового перехода. Поставленная цель достигается тем, что в материал введены теллурид марганца и теллурид свинца при следующем соотношении ингредиентов, мол.%:МпТе 4,8 - -19,2РЬТе 1,2 - 4,8Теллурид германия Остальное.Добавки теллурида марганца существенно уменьшают температуру фазового перехода, а добавки теллурида свинца благоприятно влия 1 от ца термоэлектрические свойства сплавов,Температура фазового перехода уменьшается от 320 С при содержании 4,8 мол% МпТе и 1,2 мол.% РЬТе до 122 фС при содержании 19,2 мол,% МпТе и 4,8 мол.% РЬТе в теллуриде германия. Эти температуры существенно ниже точки фазового перехода в известном сплаве. Низкие значения температур фазового перехода исключа 1 от образование юг.-фазы вблизи холодноМаксимальные значения Х имеет сплав 79 мол.% беТе, 16,8 мол.% МпТе, 4,2 мол.% РЬТе. Этот сплав характеризуется такими же значениями 2, что и материал прототипа, но имеет значительно более низкую тем. пературу фазового перехода, а именно 135 С вместо 325 С. Тем самым расширяется ин. тервал его применения в сторону более низ. ких температур. Значения термоэлектрической добротности сплава с 79 мол.% беТе, данные в таблице, отражают стабильные тер" моэлектрическне свойства полученные после 50 многократных проходов через фазовый переход.Из таблицы видцо, что сплавы с большим содержанием теллурида германия имеют более низкие значения коэффициента доброт ности, но температура фазового перехода в них ниже, чем у прототипа. Эти сплавы представляют интерес для дальнейшего ле го сная. Этим достигается стабильностьэлектрофизических свойств материала, который во всем интервале температур использования находится в области существования только одной модификации 111-фазы.Кроме того, предлагаемый сплав имеет более высокие термоэлектрические свойства винтервале 350 - 200 С по сравнению с из.вестным материалом,Пример. Сплавы СеТе- - МпТе - РЬТе готовили сплавлением компонентов при 1050 Св течение 5 ч в вакуумированных графитизированных кварцевых ампулах, Сплавы подвергали гомогенизирующему отжигу в атмосфере аргона при 500"С в течение 1100 чс последующим . охлаждением на воздухе.Температуру фазового перехода определялипо аномалиям на кривых зависимости коэффициента теплового расширения от температуры. Составы сплавов и температуры фазового перехода даны в таблице.В таблице наряду с температурой фазо.вого перехода приведены значения коэффйциента добротности Х предлагаемого ма.териала и проведено сравнение с температурой фазового перехода и 7-материала прототипа,гирования. Материал, выбранныи в качест.ве прототипа, представляет собой теллурид, германия, легированный электроактивной доф бавкой 5 мол,% ВЬ Те(. Так как легирование электроактивными примесями улучшает тер.моэлектрические свойства сплавов и уменьшает температуру фазового перехода, мож но ожидать, что легирование предлагаемогс сплава еще больше снизит температуру фа.зового перехода в них и повысит значение 7формула изобретенияТермоэлектрический материал для положительной ветви каскадного термоэлемента, содержащий теллурид германия, отличающийся тем, что, сцелью расширения рабочего температурного интервала за счетснижения температуры фазового перехода, в него введены теллурид марганца и теллурид свинца при следующем соотношении ингредиентов (мол.%):693492 5МпТе - 4,8 - 19,2РбТе - 1 2 - 4 8беТе ОстальноеИсточники информации,.принятье во внимание при экспертизе бРедактор С. ЛмжоваЗаказ 3 б/И Соетавателв В, ЦгучмнканаТеаред О, Луговая Коррееор Е, Лукач1 арфй 33 ПедансмоеЦНИИПИ Государственного комнтета СССРпо делам нзобретеннЯ н открытнЯ303 б, Москва, Ж - Зб, Раушская наб д. 4 бфнлнал ППП Пвтентэ, г. Ужгород, ул, Проектная, 4