金屬支撐型燃料電池(MS-SOFC)是第三代燃料電池,采用金屬作為陽極支撐體,有效地降低了電池的工作溫度,具有十分廣闊的應(yīng)用前景。但是其連接問題制約了工業(yè)化應(yīng)用,所以本文開發(fā)了一種基于Sn中間層的瞬時液相連接方法,滿足其低溫連接高溫使用的需求。為了保護鐵素體不銹鋼,同時為了連接需要,利用電鍍方法在鐵素體不銹鋼表面制備鎳層,并觀察其表面三維片狀形貌,分析了電鍍鎳層的物相。探究了工藝參數(shù)的影響:隨著電鍍時間的增加,鍍層厚度也隨之呈線性增加,電鍍時間為7min時電鍍鎳層均勻致密,適合進(jìn)行瞬時液相連接。為了提高鍍層結(jié)合強度,隨后對其進(jìn)行了熱處理,熱處理溫度在400℃以上時鍍層的片狀形貌發(fā)生明顯變化;熱處理時間在1h以上時鍍層結(jié)構(gòu)發(fā)生粗化變形乃至消失。因此后續(xù)試驗中選擇電鍍時間為7min;熱處理溫度為400℃,保溫時間為1h。采用純Sn中間層對電鍍Ni的Crofer鐵素體不銹鋼進(jìn)行了瞬時液相連接,并且在400℃,60min的參數(shù)形成了Ni3Sn4化合物接頭。對連接接頭進(jìn)行SEM形貌觀察,隨后進(jìn)行線掃描分析;使用透射電子顯微鏡觀察形貌,同時對其進(jìn)行衍射斑點分析,計算確認(rèn)反應(yīng)產(chǎn)物為Ni3Sn4,中間產(chǎn)...

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題來源及研究的背景和意義
    1.2 傳統(tǒng)氧化物燃料電池的連接
        1.2.1 玻璃-陶瓷連接
        1.2.2 真空釬焊連接
        1.2.3 空氣反應(yīng)釬焊連接
    1.3 金屬支撐型SOFC研究現(xiàn)狀
        1.3.1 常用的支撐體材料
        1.3.2 常用的連接體材料
    1.4 瞬時液相連接的研究現(xiàn)狀
    1.5 連接接頭應(yīng)力分布的有限元分析
        1.5.1 ABAQUS有限元分析軟件
        1.5.2 殘余應(yīng)力分布分析
    1.6 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 試驗材料和設(shè)備
    2.1 試驗材料
        2.1.1 母材
        2.1.2 中間層
        2.1.3 試驗試劑與藥品
    2.2 試驗設(shè)備
        2.2.1 試驗連接設(shè)備
        2.2.2 試驗所用其他設(shè)備
    2.3 分析測試方法
        2.3.1 掃描電鏡(SEM)分析
        2.3.2 X射線衍射(XRD)分析
        2.3.3 透射電鏡(TEM)分析
第3章 不銹鋼表面鍍鎳層的制備及分析
    3.1 引言
    3.2 三維鎳層結(jié)構(gòu)的制備
        3.2.1 電鍍過程
        3.2.2 鍍鎳層表面形貌分析
        3.2.3 鍍鎳層XRD物相分析
        3.2.4 電鍍時間對鍍鎳層厚度的影響
        3.2.5 電鍍時間對鍍鎳層形貌的影響
    3.3 鍍鎳層的熱處理
        3.3.1 熱處理溫度對鍍鎳層的影響
        3.3.2 熱處理時間對鍍鎳層的影響
        3.3.3 鍍鎳層與不銹鋼基體的擴散
    3.4 本章小結(jié)
第4章 鍍鎳不銹鋼的瞬時液相連接及分析
    4.1 引言
    4.2 鐵素體不銹鋼瞬時液相連接界面分析
        4.2.1 勻速升溫同步熱分析曲線及連接工藝曲線
        4.2.2 純Sn瞬時液相連接鐵素體不銹鋼典型接頭
    4.3 連接工藝參數(shù)對接頭組織的影響
        4.3.1 保溫時間對接頭組織的影響
        4.3.2 連接溫度對接頭組織的影響
    4.4 金屬間化合物接頭形成機制
        4.4.1 組織演變過程分析
        4.4.2 組織演變過程界面反應(yīng)
    4.5 本章小結(jié)
第5章 鍍鎳不銹鋼瞬時液相連接接頭的有限元分析
    5.1 引言
    5.2 鍍鎳不銹鋼瞬時液相連接接頭的有限元模型
        5.2.1 有限元部件裝配及網(wǎng)格劃分
        5.2.2 有限元數(shù)值模擬材料參數(shù)的確定
    5.3 連接溫度對殘余應(yīng)力的影響
    5.4 工作溫度對應(yīng)力分布的影響
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝



本文編號：4019588