Выполнено моделирование процесса создания термоэлектриков методом искрового плазменного спека-ния наноструктурированных порошков для получения материалов с улучшенными термоэлектрическими свойствами. Проанализированы факторы, влияющие на распределение теплового поля в процессе спекания. Рассмотрено влияние геометрических параметров оснастки на формирование температурного градиентного поля, необходимого для эффективного спекания функционально-градиентных материалов и составных ветвей термоэлементов. Результаты работы могут использоваться для определения условий и режимов спекания функционально-градиентных материалов на установках искрового плазменного спекания и горячего прессования. ВведениеПолучение энергии традиционными методами, осно-ванными на сжигании органического топлива, вызывает истощение энергетических ресурсов и нарастание эколо-гических проблем, связанных с выбросами СO 2 , парни-ковым эффектом и тепловым загрязнением окружающей среды. Одним из способов минимизации негативного воздействия на окружающую среду является использова-ние экологически чистых методов прямого преобразова-ния энергии для утилизации низкопотенциального тепла. Так, с помощью термоэлектрических генераторов можно проводить утилизацию отработанного тепла от агрегатов транспортных средств, электростанций и промышлен-ных установок, утилизировать тепло в возобновляемых источниках энергии (гибридные фототермоэлектриче-ские солнечные батареи) и пр.[1].Широкое распространение термогенерирующих уст-ройств для различных приложений сдерживает их низкая эффективность. Эффективность работы термоэлектри-ческих устройств в значительной мере определяется свойствами используемых в них термоэлектрических ма-териалов (термоэлектриков). Для оценки свойств термо-электриков используют параметр термоэлектрической добротностигде σ , α и κ -коэффициенты электропроводности, тер-мо ЭДС и теплопроводности термоэлектрика, зависящие от температуры T . В настоящее время безразмерная добротность ZT коммерчески доступных термоэлектри-ческих материалов не превышает единицу. Использование нанотехнологий может существенно увеличить ZT [2][3][4]. В последнее десятилетие были опубликованы работы о принципиальных достижениях в разработке высокоэффективных наноструктурирован-ных термоэлектриков. Так, например, было заявлено, что в наноструктурированных материалах на основе соединений Bi−Sb−Te получены значения ZT = 1.4 при T = 373 K и ZT = 1.2 при комнатной температу-ре [5,6]. Увеличение термоэлектрической добротности наноструктурированных термоэлектриков может быть связано с туннелированием носителей через зазор меж-ду нанозернами, дополнительным рассеянием фононов на границах нанозерен и энергетической фильтрацией носителей через барьеры [7][8][9]. Наноструктурированные порошковые материалы могут быть получены методами механоактивации с использованием шаровых мельниц, коллоидного синтеза и пр. Дальнейшая их обработка включает компактирование под давлением. Тепловое и механическое воздействие на материал в процессе компактирования может существенным образом влиять на...

С использованием нестационарной компьютерной модели рассмотрен процесс активированного полем спекания составных ветвей термоэлементов. Предложена модификация оснастки. Оснастка асимметричной формы, содержащая изолирующий слой, способствует формированию в образце перепада температур, достигающего нескольких сотен градусов. Проанализировано влияние толщины электроизоляционного слоя на величину осевого и радиального перепадов температур в образцах. Показана возможность понижения радиального температурного градиента.