用于MS-SOFC的不锈钢瞬时液相连接研究

发布时间：2024-12-22 06:30

　　金属支撑型燃料电池(MS-SOFC)是第三代燃料电池,采用金属作为阳极支撑体,有效地降低了电池的工作温度,具有十分广阔的应用前景。但是其连接问题制约了工业化应用,所以本文开发了一种基于Sn中间层的瞬时液相连接方法,满足其低温连接高温使用的需求。为了保护铁素体不锈钢,同时为了连接需要,利用电镀方法在铁素体不锈钢表面制备镍层,并观察其表面三维片状形貌,分析了电镀镍层的物相。探究了工艺参数的影响:随着电镀时间的增加,镀层厚度也随之呈线性增加,电镀时间为7min时电镀镍层均匀致密,适合进行瞬时液相连接。为了提高镀层结合强度,随后对其进行了热处理,热处理温度在400℃以上时镀层的片状形貌发生明显变化;热处理时间在1h以上时镀层结构发生粗化变形乃至消失。因此后续试验中选择电镀时间为7min;热处理温度为400℃,保温时间为1h。采用纯Sn中间层对电镀Ni的Crofer铁素体不锈钢进行了瞬时液相连接,并且在400℃,60min的参数形成了Ni3Sn4化合物接头。对连接接头进行SEM形貌观察,随后进行线扫描分析;使用透射电子显微镜观察形貌,同时对其进行衍射斑点分析,计算确认反应产物为Ni3Sn4,中间产...

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题来源及研究的背景和意义
    1.2 传统氧化物燃料电池的连接
        1.2.1 玻璃-陶瓷连接
        1.2.2 真空钎焊连接
        1.2.3 空气反应钎焊连接
    1.3 金属支撑型SOFC研究现状
        1.3.1 常用的支撑体材料
        1.3.2 常用的连接体材料
    1.4 瞬时液相连接的研究现状
    1.5 连接接头应力分布的有限元分析
        1.5.1 ABAQUS有限元分析软件
        1.5.2 残余应力分布分析
    1.6 本文的主要研究内容
第2章 试验材料和设备
    2.1 试验材料
        2.1.1 母材
        2.1.2 中间层
        2.1.3 试验试剂与药品
    2.2 试验设备
        2.2.1 试验连接设备
        2.2.2 试验所用其他设备
    2.3 分析测试方法
        2.3.1 扫描电镜(SEM)分析
        2.3.2 X射线衍射(XRD)分析
        2.3.3 透射电镜(TEM)分析
第3章 不锈钢表面镀镍层的制备及分析
    3.1 引言
    3.2 三维镍层结构的制备
        3.2.1 电镀过程
        3.2.2 镀镍层表面形貌分析
        3.2.3 镀镍层XRD物相分析
        3.2.4 电镀时间对镀镍层厚度的影响
        3.2.5 电镀时间对镀镍层形貌的影响
    3.3 镀镍层的热处理
        3.3.1 热处理温度对镀镍层的影响
        3.3.2 热处理时间对镀镍层的影响
        3.3.3 镀镍层与不锈钢基体的扩散
    3.4 本章小结
第4章 镀镍不锈钢的瞬时液相连接及分析
    4.1 引言
    4.2 铁素体不锈钢瞬时液相连接界面分析
        4.2.1 匀速升温同步热分析曲线及连接工艺曲线
        4.2.2 纯Sn瞬时液相连接铁素体不锈钢典型接头
    4.3 连接工艺参数对接头组织的影响
        4.3.1 保温时间对接头组织的影响
        4.3.2 连接温度对接头组织的影响
    4.4 金属间化合物接头形成机制
        4.4.1 组织演变过程分析
        4.4.2 组织演变过程界面反应
    4.5 本章小结
第5章 镀镍不锈钢瞬时液相连接接头的有限元分析
    5.1 引言
    5.2 镀镍不锈钢瞬时液相连接接头的有限元模型
        5.2.1 有限元部件装配及网格划分
        5.2.2 有限元数值模拟材料参数的确定
    5.3 连接温度对残余应力的影响
    5.4 工作温度对应力分布的影响
    5.5 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：4019588