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Solid solution formation in Mg2(Si,Sn) and shape of the miscibility gap

Yasseri, Mohammad und Sankhla, Aryan und Kamila, Hasbuna und Orenstein, Rachel und Truong, Dao Y Nhi und Farahi, Nader und de Boor, Johannes und Müller, Eckhard (2020) Solid solution formation in Mg2(Si,Sn) and shape of the miscibility gap. Acta Materialia. Elsevier. doi: 10.1016/j.actamat.2019.11.054. ISSN 1359-6454.

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Kurzfassung

Investigation of the thermochemical stability of Mg2(Si,Sn) thermoelectric materials is crucial for further development of thermoelectric modules. There is a miscibility gap reported for the quasibinary Mg2Si–Mg2Sn series, though the exact compositions of its limits are disputed. Gaining a better understanding of intersolubility limits in Mg2(Si,Sn) is important for further optimization of material performance by exploiting the gap-induced phase segregation. For a better understanding on the boundaries of the miscibility gap below 700 °C, two approaches were taken to provide evidence of thermodynamic stable phases and, hereby, monitor the borders of the miscibility gap. The approaches cover the homogenization of Mg2SixSn1-x at 700 °C and diffusion couple experiments at 600 °C, 525 °C, and 450 °C. For 600 °C we find two ranges where Mg2Si and Mg2Sn are not miscible, namely x = 0.35 ± 0.05 and x = 0.75 ± 0.05 for miscibility gap I and 0.85 ± 0.05 < x < 0.95 ± 0.05 for the second gap. The deduced complex temperature dependence of the mixing / demixing behavior helps to understand the previously observed, apparently contradicting experimental results. We also show that there is no demixing for the compositions with the best thermoelectric properties at temperatures above 700 °C.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/135082/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Solid solution formation in Mg2(Si,Sn) and shape of the miscibility gap
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Yasseri, MohammadGerman aerospace center, Institute of materials research, Köln, Germany and Justus Liebig university Giessen, Institute of inorganic and analytical chemistry, 35392 Giessen, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sankhla, Aryangerman aerospace center, institute of materials research, köln, germanyhttps://orcid.org/0000-0002-1527-6902NICHT SPEZIFIZIERT
Kamila, HasbunaGerman aerospace center, Institute of materials research, Köln, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Orenstein, RachelGerman aerospace center, Institute of materials research, Köln, Germany and Justus Liebig university Giessen, Institute of inorganic and analytical chemistry, 35392 Giessen, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Truong, Dao Y NhiGerman Aerospace Center, Institute of Materials Research, Köln, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Farahi, NaderGerman aerospace center, Institute of materials research, Köln, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
de Boor, Johannesgerman aerospace center, institute of materials research, köln, germanyhttps://orcid.org/0000-0002-1868-3167NICHT SPEZIFIZIERT
Müller, EckhardGerman Aerospace Center, Institute of Materials Research, Köln, Germany and Institute for Inorganic and Analytical Chemistry, Justus-Liebig-Universität Gießen, Heinrich-Buff-Ring 58, 35392 Gießen, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:15 Februar 2020
Erschienen in:Acta Materialia
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1016/j.actamat.2019.11.054
Verlag:Elsevier
ISSN:1359-6454
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Magnesium tin silicide, Thermoelectric, Miscibility gap, Solubility limit, Interdiffusion
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Speicher und vernetzte Infrastrukturen
HGF - Programmthema:Thermische Energiespeicher
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SP - Energiespeicher
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Thermochemische Prozesse (Speicher) (alt)
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Werkstoff-Forschung > Thermoelektrische Materialien und Systeme
Hinterlegt von: Yasseri, Mohammad
Hinterlegt am:19 Okt 2020 09:44
Letzte Änderung:23 Okt 2023 13:04

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