ترکیب هوسلر
ویژگی‌های مکانیکی

درک خاصیت‌های مکانیکی ترکیبات هوسلر برای کاربردهای حساس به دما (مانندترموالکتریک) که برخی از زیر کلاس‌های ترکیبات هوسلر برای آن‌ها استفاده می‌شوند، بسیار مهم است. با این حال، مطالعات تجربی به ندرت در ادبیات دیده می‌شود. در واقع، تجاری کردن این ترکیبات به دلیل توانایی این ماده برای انجام چرخه حرارتی شدید و مکرر و مقاومت در برابر ترک ناشی از ارتعاشات محدود شده‌است. یک معیار مناسب برای مقاومت در برابر ترک، چقرمگی ماده است که معمولاً با یکی دیگر از ویژگی‌های مهم مکانیکی یعنیمقاومت مکانیکی، معکوس می‌شود. در این بخش، ما مطالعات تجربی و محاسباتی موجود در مورد خاصیت‌های مکانیکی آلیاژهای هوسلر را برجسته می‌کنیم. توجه داشته باشید که خاصیت‌های مکانیکی چنین دسته‌ای از مواد از نظر ترکیبی متنوع، انتظار می‌رود که به ترکیب شیمیایی خود آلیاژها بستگی داشته باشد، و بنابراین تشخیص روند خواص مکانیکی بدون مطالعه موردی دشوار است.
مقدارهای مدول الاستیک آلیاژهای نیمه هوسلر از ۸۳ تا ۲۰۷ گیگا پاسکال متغیر است، در حالی که مدول توده‌ای محدوده محدودتری از ۱۰۰ گیگا پاسکال در HfNiSn تا ۱۳۰ گیگا پاسکال در TiCoSb دارد. مجموعه‌ای از محاسبات مختلف تئوری تابعی چگالی (DFT) نشان می‌دهد که پیش‌بینی می‌شود که ترکیبات نیمه‌هوسلر نسبت به آلیاژهای هوسلر چهارتایی، کامل و معکوس دارای مدول الاستیک، برشی و حجمی کمتری باشند. DFT همچنین کاهش مدول الاستیک با دما در Ni2XAl (X=Sc, Ti, V) و همچنین افزایش سفتی با فشار را پیش‌بینی می‌کند. کاهش مدول نسبت به دما نیز در TiNiSn ,ZrNiSn و HfNiSn مشاهده می‌شود که ZrNiSn بیشترین مدول و Hf کمترین مدول را دارد. این پدیده را می‌توان با این واقعیت توضیح داد که مدول الاستیک با افزایش جدایی بین اتمی کاهش می‌یابد: با افزایش دما، ارتعاشات اتمی نیز افزایش می‌یابد و در نتیجه در جدایی بین اتم‌ها تعادل بیشتری ایجاد می‌شود.
استحکام مکانیکی نیز به ندرت در ترکیبات هوسلر مورد مطالعه قرار می‌گیرد. یک مطالعه نشان داده‌است که در خارج از استوکیومتری Ni2، ماده به حداکثر مقاومت ۴۷۵ مگاپاسکال در ۷۷۳ کلوین می‌رسد که به شدت به زیر ۲۰۰ مگاپاسکال در ۹۷۳ کلوین کاهش می‌یابد. از فضای ترکیب سه تایی Ni-Mn-Sn دارای حداکثر مقاومت فشاری حدود ۲۰۰۰ مگاپاسکال با تغییر شکل پلاستیک تا ۵٪ بود. با این حال، افزودن ایندیم به آلیاژ سه تایی Ni-Mn-Sn نه تنها تخلخل نمونه‌ها را افزایش می‌دهد، بلکه مقاومت فشاری را تا ۵۰۰ مگاپاسکال کاهش می‌دهد. از این مطالعه مشخص نیست که چه درصدی از افزایش تخلخل ناشی از افزودن ایندیم باعث کاهش استحکام می‌شود. توجه داشته باشید که این برخلاف نتیجه مورد انتظار از تقویت محلول جامد است، جایی که افزودن ایندیم به سیستم سه تایی حرکت نابجایی را از طریق برهمکنش نابجایی-املاح کند می‌کند و متعاقباً استحکام ماده را افزایش می‌دهد.
چقرمگی شکست را نیز می‌توان با اصلاحات ترکیب تنظیم کرد. به عنوان مثال، میانگین چقرمگی Ti1−x(Zr, Hf)xNiSn از 1.86 MPa m1/2 تا 2.16 MPa m1/2 است که با محتوای Zr/Hf افزایش می‌یابد. آماده‌سازی نمونه‌ها ممکن است بر چقرمگی شکست اندازه‌گیری شده تأثیر بگذارد، اما همان‌طور که O'Connor و همکاران توضیح داده‌اند. در مطالعه آن‌ها، نمونه‌هایی از Ti0.5Hf0.5Co0.5Ir0.5Sb1−xSnx با استفاده از سه روش مختلف تهیه شد: واکنش حالت جامد در دمای بالا، آسیاب گلوله‌ای با انرژی بالا، و ترکیبی از هر دو. این مطالعه چقرمگی شکست بالاتری را در نمونه‌های تهیه‌شده بدون مرحله آسیاب گلوله‌ای با انرژی بالا از ۲٫۷ مگاپاسکال بر متر1/2 تا ۴٫۱ مگاپاسکال در مترمربع، در مقایسه با نمونه‌هایی که با آسیاب گلوله‌ای ۲٫۲ مگاپاسکال بر متر1/2 به تهیه شده بودند، نشان داد. ۳٫۰ مگاپاسکال متر1/2. چقرمگی شکست به آخال‌ها و ترک‌های موجود در مواد حساس است، بنابراین مطابق انتظار به آماده‌سازی نمونه بستگی دارد.