Lineer ısı akış metoduyla In-Bi intermetalik alaşımlarının ısıl iletkenlik katsayısının ölçümü

Abstract

Bi-12 ağ.% In (Bi4In), Bi-15 ağ.% In (Bi3In), Bi-35.4 ağ.% In (BiIn), Bi-45 ağ.% In (Bi2In3), Bi-47.6 ağ.% In (Bi3In5), Bi-53 ağ.% In (BiIn2), Bi-62 ağ.% In (BiIn3) In-Bi intermetalik alaşımlar için ısı iletkenliğin sıcaklıkla değişimi lineer ısı akış metodu, elektriksel iletkenliğin sıcaklıkla değişimi d.c. dört nokta prob metoduyla ölçüldü. Isıl iletkenliğe elektron ve fonon katkıları, In-Bi intermetalik alaşımlarında Wiedemann-Franz kanunuyla hesaplanan ısıl ve elektriksel iletkenlik değerleri kullanılarak belirlendi. Isıl iletkenliğin fonon bileşeninin yüzdesi, 313-373 K sıcaklık aralığında Bi-12 ağ.% In, Bi-15 ağ.% In, Bi-35.4 ağ.% In, Bi-45 ağ.% In, Bi-47.6 ağ.% In, Bi-53 ağ.% In, Bi-62 ağ.% In intermetalik alaşımları için sırasıyla 49-54 %, 49-57 %, 37-52 %, 23-39 %, 30-40 % , 49-52 % , 35-46 % olarak bulundu. In-Bi intermetalik alaşımları için elektriksel iletkenliğin sıcaklık katsayısı sırasıyla 2.41x10-3, 1.61x10-3, 1.95x10-3, 2.28x10-3, 2.54x10-3, 0.46x10-3, 1.65x10-3 K-1 bulundu. İntermetalik alaşımlar için erime sıcaklığındaki katı fazın ısıl iletkenlikleri ve ısıl sıcaklık katsayıları sırasıyla 14.50, 16.23, 19.42, 25.63, 25.63, 31.83, 35.93 W/Km ve 1.36x10-3, 1.29x10-3, 3.27x10-3, 2.86x10-3, 2.47x10-3, 1.79x10-3 ve 4.34x10-3 K-1'dir. Aynı zamanda In-Bi intermetalik alaşımlarının mikroyapı ve yapısal karakteristikleri X-ışını kırınımı (XRD) ve Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ile araştırıldı.

The electrical and thermal conductivity variations with temperature for In-Bi intermetallic alloys, namely Bi-12 wt.% In (Bi4In), Bi-15 wt.% In (Bi3In), Bi-35.4 wt.% In (BiIn), Bi-45 wt.% In (Bi2In3), Bi-47.6 wt.% In (Bi3In5), Bi-53 wt.% In (BiIn2), Bi-62 wt.% In (BiIn3) alloys were measured by d.c. four-point probe method and linear heat flow apparatus, respectively. The contributions of electron and phonon to the thermal conductivity have been separately determined by using the measured values of thermal and electrical conductivities from Wiedemann-Franz law in the In-Bi intermetallic alloys. The percentages of phonon component of thermal conductivity were found to be in the range of 49-54 %, 49-57 %, 37-52 %, 23-39 %, , 30-40 % , 49-52 % , 35-46 % for Bi-12 wt.% In , Bi-15 wt.% In, Bi-35.4 wt.% In, Bi-45 wt.% In, Bi-47.6 wt.% In, Bi-53 wt.% In, Bi-62 wt.% In alloys at the ranges of 313-373 K temperature, respectively. The temperature coefficients () of electrical conductivity for the In-Bi intermetallic alloys were found to be 2.41x10-3, 1.61x10-3, 1.95x10-3, 2.28x10-3, 2.54x10-3, 0.46x10-3, 1.65x10-3 K-1, respectively. The thermal conductivities of the solid phases at their melting temperature and the thermal temperature coefficients for In-Bi intermetallic were also found to be 14.50, 16.23, 19.42, 25.63, 25.63, 31.83, 35.93 W/Km and 1.36x10-3, 1.29x10-3, 3.27x10-3, 2.86x10-3 , 2.47x10-3 , 1.79x10-3 and 4.34x10-3 K-1, respectively. Also, the microstructure and structural characteristics of In-Bi intermetallic alloys were investigated by X-ray diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM).