(293-0335)Mg2(Si,Sn)熱電化合物合金の凝固過程と反応経路の検討

摘要

Mg2(Si,Sn)は500°C程度の中高温度域において使用できる熱電材料であり、優れた特性を示すことから実用化に向けて体系的な研究が進められている。利点として環境低負荷かつ低コストの元素で構成される一方、Mg は蒸気圧が高く、酸化されやすいことが欠点である。さらにSn が低融点であることから、高温使用環境下におけるMg の昇華や酸化によって合金組成が高Sn 濃度側に変化する場合、局所的な溶融反応による組織変化が熱電性能を劣化させる要因となり得ることを我々は指摘している。Mg-Si-Sn 三元系状態図に基づいて相平衡を正確に把握できれば、Mg2(Si,Sn)合金の熱電性能および長期信頼性の評価だけでなく、最適な合金設計と作製プロセスの検討ができる。同じ規則構造のMg2Si-Mg2Sn 間は擬二元系として扱うことができ、液相とMg2Si 相からMg2Sn 相が生成する包晶反応型状態図[1]が報告されているが、Mg2(Si,Sn)全率固溶となる可能性もある。本研究ではMg-Si-Sn三元系状態図の確立を目標に定め、その第一歩としてMg2(Si,Sn)合金の凝固組織を観察して形成過程を明らかにすることを目的とし、対応する反応経路と液相面の妥当性を検討した。