Сибирский государственный индустриальный университет, Новокузнецк, Россия:

И. Ф. Селянин, проф., каф. материаловедения, литейного и сварочного производства

А. И. Куценко, доцент, нач. упр. науч. исследований;

О. Г. Приходько, доцент, нач. учебно-методического упр.

НИТУ «МИСиС», Москва;

В. Б. Деев, гл. науч. сотр. инжинирингового центра «Литейные технологии и материалы», проф. каф. технологии литейных процессов, эл. почта: deev.vb@mail.ru

В работе принимал участие сотрудник Сибирс кого государственного индустриального университета А. А. Куценко.

Показано, что абсолютная термоЭДС металлов и сплавов функционально связана с параметром электрон-фононного взаимодействия и коэффициентом линейного расширения, который, влияя на увеличение объема образца при его нагреве, приводит к разности значений уровней Ферми горячего и холодного концов образца, что, в свою очередь, приводит к положительной составляющей в общем балансе термоЭДС. Для меди, серебра и золота, имеющих надежные экспериментальные данные по коэффициентам термоЭДС и линейного расширения вплоть до сверхнизких температур, рассчитана первая производная коэффициента линейного расширения по температуре, которая входит в выражение положительной составляющей термоЭДС. Установлено, что максимумы положительного знака термоЭДС (для серебра при 25 К, для золота при 30 К, для меди при 70 К) полностью совпадают с максимальным положительным значением первой производной коэффициента линейного расширения по температуре. Аналитически обосновано общее выражение для диффузионной термоЭДС. Отмечено, что для разработки непротиворечивой теории термоЭДС металлов и сплавов, адекватной экспериментальным данным, необходимо проводить опыты по определению термоэлектрических свойств и температурной зависимости коэффициента термического расширения в большом температурном интервале, включая сверхнизкие температуры и температуры выше точки плавления, и указывать разность температур горячего и холодного концов образца. Теория термоЭДС, учитывающая основные характерные черты энергетического спектра электронов на уровне Ферми и особенности коэффициента объемного расширения металлов и сплавов в широком интервале температур, включая жидкое состояние, позволит металлургам и металловедам интерпретировать получаемые экспериментальные результаты на микроуровне, создать непротиворечивые теории модифицирования и легирования, в которых до сих пор используют только макроскопические и феноменологические параметры.

Работа выполнена в рамках государственной работы «Организация проведения научных исследований» государственного задания Минобрнауки России в сфере научной деятельности на 2014–2016 гг. (Задание № 2014/113).

1. Лившиц Б. Г., Крапошин В. С., Линецкий В. Л. Физические свойства металлов и сплавов. — М. : Металлургия, 1980. — 320 с.
2. Корж П. Д. Термоэлектрический метод разделения ферросилиция по маркам // Заводская лаборатория. 1948. Т. 14. — 207 с.
3. Селянин И. Ф., Храпов А. Я. МикротермоЭДС и микротвердость цементита синтетических чугунов // Конфигурационная локализация электронов в твердом теле : сб. тр. — Киев : Наукова думка, 1975. — 252 с.
4. Селянин И. Ф., Куценко А. И., Деев В. Б., Приходько О. Г. К проблеме положительного знака термоЭДС металлических систем // Цветные металлы. 2014. № 8. С. 72–76.
5. Блатт Ф. Физика электронной проводимости в твердых телах. — М. : Мир, 1971. — 470 с.
6. Каллуэй Дж. Теория энергетической зонной структуры. — М. : Мир, 1969. — 360 с.
7. Займан Дж. Принципы теории твердого тела. — М. : Мир, 1974. — 472 с.
8. Блатт Ф. Дж., Шредер П. А., Фойлз К. Л., Грейг Д. Термоэлектро движущая сила металлов. – М. : Металлургия, 1980. — 248 с.
9. Новикова С. И. Тепловое расширение твердых тел. — М. : Наука, 1974. — 294 с.
10. Киттель Ч. Введение в физику твердого тела. — М. : Наука, 1978. — 791 с.