Alliages semiconducteurs Bi-Sb élaborés par mécanosynthèse : mise en forme et caractérisation thermoélectrique

par Rocío Martin Lopez

Thèse de doctorat en Science et ingénierie des matériaux

Sous la direction de Hubert Scherrer.

Soutenue en 1997

à Vandoeuvre-les-Nancy, INPL , en partenariat avec Laboratoire de physique des matériaux (Nancy) (laboratoire) .

Le président du jury était Jean-Paul Issi.

Les rapporteurs étaient Jean-Paul Issi.


  • Résumé

    Les solutions solides Bi1-x Sbx monocristallines sont les meilleurs matériaux thermoélectriques pour la réfrigération à basses températures. Néanmoins leur structure lamellaire induit une forte aptitude au clivage qui réduit les propriétés mécaniques des alliages. Leur utilisation sous forme polycristalline permet d'améliorer ce défaut. Au cours de ce travail, nous avons choisi la mécanosynthèse parmi les différentes techniques de métallurgie de poudres pour élaborer des polycristaux homogènes en un temps raisonnable. Nous avons réalisé des alliages riches en bismuth avec x = 7, 10, 12, 15 et 22. Différents rapports masse de poudres/masse de billes (r. B. P. ) ainsi que diverses tailles de billes ont été utilisés. Les échantillons obtenus ont été caractérisés par diffraction de rayons-x, microscopie électronique à balayage, granulométrie laser, calorimétrie différentielle à balayage, microsonde de Castaing et analyse chimique. Les résultats de ces caractérisations nous indiquent que les alliages élaborés avec 4 billes de 30 mm de diamètre et un r. B. P. égal à 10:1 sont les plus homogènes quelle que soit la composition de l'alliage. Les poudres les plus homogènes ont été mises en forme par frittage, pressage à chaud ou extrusion. Les propriétés de transport (résistivité électrique, pouvoir thermoélectrique, conductivité thermique) des échantillons consolidés ont ensuite été mesurées sur ces matériaux. Les meilleures performances thermoélectriques sont obtenues avec l'alliage contenant 15% at. D'antimoine, quelle que soit la méthode de mise en forme utilisée. Cependant le maximum de performance est trouvé pour les échantillons extrudes à 265°C. La comparaison de nos meilleurs résultats avec les performances du monocristal nous montre qu'au delà de 170 K, le matériau que nous avons réalisé est le plus indiqué pour des applications thermoélectriques.

  • Titre traduit

    Bi-Sb semiconductor alloys synthetized by mechanical alloying : forming and thermoelectric characterization


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Informations

  • Détails : 1 vol. (148 p.)
  • Annexes : 92 réf.

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  • Bibliothèque : Université de Lorraine. Direction de la documentation et de l'édition. BU Ingénieurs.
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