ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ, ФОРМИРОВАНИЯ МИКРОСТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ ТЕРМОЭЛЕКТРИКОВ НА ОСНОВЕ ХАЛЬКОГЕНИДОВ В ПРОЦЕССАХ ГОРЯЧЕЙ ЭКСТРУЗИИ

Проведено совместное теоретическое и экспериментальное исследование процессов горячего пластического прессования термоэлектрического (ТЭ) материала на основе теллурида висмута. Разработаны математические модели горячей экструзии и равноканального углового прессования (РКУП). Напряженно-деформированное состояние и пластическая деформация материала рассматривались в приближении упругопластичного тела. Существенным усложнением этого приближения было включение в расчетную схему формульных зависимостей, предложенных Кумарой - Яда, для количественной оценки распределения и размеров зерен материала, образующихся в результате его рекристаллизации. Содержащиеся в этих формулах величины параметров подлежали определению для конкретного ТЭ-материала и подобраны в результате многочисленных параметрических расчетов в соответствии с данными измерений размеров зерен в РКУП-процессе. Трехканальная конструкция фильеры для РКУП-метода, на которой проведены серия технологических процессов, а также измерения микроструктуры образцов, в частности размеров зерен, в зависимости от температуры нагрева фильеры (в диапазоне 420 - 515°С) позволили создать надежную основу для верификации результатов математического моделирования. Проведено комплексное исследование полученных образцов ТЭ-материалов методами рентгеновской дифрактометрии, растровой и просвечивающей электронной микроскопии. ТЭ-характеристики полученных материалов измерены методом Хармана. Измерения показали, что уменьшение размера частиц исходного порошка (менее 500 мкм) приводит к увеличению концентрации носителей заряда и уменьшению ТЭ-эффективности. В образцах, полученных из порошков более крупной фракции, ТЭ-эффективность выше. Получена улучшенная геометрия составной пресс-формы, и отработаны технологические режимы интенсивной пластической деформации и отжига, позволившие получить образцы с хорошими значениями ТЭ-эффективности Z: 3,05 • 10⁻³К⁻¹ для n-типа и 3,3 • 10⁻³К⁻¹ для p-типа проводимости.