Développement de matériaux Mg2Si1-xSnx de type n et p pour applications thermoélectriques dans la gamme de température 300-600 °C

N and P type Mg-Si-Sn and Mn-Si alloys have been investigated for thermoelectrical applications in the 20-600 °C temperature range. To manufacture dense sintered samples, only two steps have been used: mechanical-alloying followed by spark plasma sintering.By optimizing the processing conditions it was possible to obtain an n-Type Mg2Si0.4Sn0.6 material exhibiting a ZT parameter of 1.2 at 500 °C. By adding Half-Heusler nanoparticles to a Mg2Si0.4Sn0.6 matrix, it was shown that the ZT parameter is increased to 1.4 at 500 °C. Then strong links have been established between the processing parameters, the thermoelectrical properties and the sintered microstructure (use of transmission electron microscopy).The investigations performed on a p-type MnSi1.75 material are only preliminary ones. Nonetheless, always by tailoring the processing conditions, it was possible to obtain a sintered material exhibiting a ZT parameter of 0.45 at 575 °CDes alliages Mg-Si-Sn et Mn-Si, de type n et p respectivement, ont été étudiés pour des applications thermoélectriques dans la gamme de température 20-600 °C. Afin de fabriquer des matériaux denses, un procédé en deux étapes a été développé. La première étape est la fabrication des poudres mères par mécano-synthèse. La deuxième étape consiste en la densification des diverses poudres par la méthode de frittage SPS.En optimisant les conditions opératoires, un ZT de 1.2 a été obtenu à 500 °C pour un matériau de type n de composition Mg2Si0.4Sn0.6. En incorporant de surcroit une faible fraction volumique de nanoparticules de la famille des composés Half-Heusler, il a été possible de fabriquer un matériau présentant au final un ZT de 1.4 à 500 °C. Des liens forts ont été établis entre les paramètres expérimentaux de fabrication, les propriétés thermoélectriques et la microstructure des matériaux frittés (utilisation de la microscopie électronique en transmission).Concernant les études sur le matériau MnSi1.75 de type p, les résultats obtenus ne sont que préliminaires. Néanmoins, en contrôlant là aussi les paramètres de fabrication, un ZT de 0.45 à 575 °C a été obtenu sur un matériau fritt