固体氧化物燃料电池合金连接体涂层材料研究进展

固体氧化物燃料电池(SOFC)向中温化发展,使得用金属材料作连接体成为可能.但是金属连接体在SOFC工作的高温氧化和湿氢环境中,其使用寿命受到严重限制,需要表面保护层.常用钙钛矿结构和尖晶石结构类的氧化物作为金属涂层材料.在合金表面涂覆致密氧化物涂层很关键,通过涂层材料与合金挥发出的Cr类元素之间的化学反应,可以降低Cr挥发,减弱Cr对阴极的毒化,阻止合金的进一步氧化.涂层材料还需要有高的电子电导率,与合金匹配的热膨胀性能,以降低界面电阻,防止涂层脱落.目前,还没有哪一种材料能够满足这多方面的要求,因此合金保护涂层材料还需要进一步的研究.     

固体氧化物燃料电池(SOFC)合金连接体耐高温氧化导电防护涂层

降低固体氧化物燃料电池(SOFC)工作温度,可使用高电导、高热导、高强度的合金作为连接体。其中含Cr的铁素体不锈钢合金,具有与SOFC其他部件材料匹配的热膨胀系数,此外还有易于加工及成本低廉等优点,成为中低温板式SOFC连接体材料应用与研究的重点。但这类合金表面高温氧化所带来的界面电阻变化,及Cr挥发进而在阴极沉积所带来的诸多问题,成为影响板式SOFC长期稳定的关键因素,因此必须进行有效的表面处理。从SOFC合金连接体引起的电堆性能衰减机理出发,阐明了降低或防止阴极Cr中毒的几类方法,论述了合金连接体涂层的必要性。结合笔者开发设计的尖晶石粉末还原法在合金连接体表面制备纳米微结构Mn_(0.9)Y_(0.1)Co_2O_4(MYC)防护涂层方面的工作,综述了国内外SOFC合金连接体涂层材料及涂层制备方法的研究进展。对各类涂层材料及涂层制备方法优缺点进行比较的同时,重点介绍了电导率高、实用性较强的钙钛矿结构及尖晶石结构涂层材料。最后展望了合金连接体涂层的发展前景。     

SOFCs金属连接体表面改性Mn-Co尖晶石涂层研究现状

Fe-Cr铁素体不锈钢是中低温固体氧化物燃料电池(SOFCs)的理想连接体材料，但其在高温有氧环境中表面易被氧化，且会引起阴极“Cr毒化”现象，致使电池工作效率降低。Mn-Co尖晶石因其较高的高温导电性和抗氧化性，被广泛应用于连接体保护涂层以提高连接体的抗氧化性，并减少Cr的扩散。但Mn-Co尖晶石涂层在长期服役过程中仍存在Cr元素扩散导致Cr₂O₃过渡氧化层不断增厚、涂层导电性能下降的现象，研究发现通过对Mn-Co尖晶石涂层进行掺杂改性可有效改善上述问题。本文结合近年来Mn-Co尖晶石涂层研究进展，简述了典型的Mn-Co尖晶石晶体结构及其导电机制，总结了改性元素在Mn-Co尖晶石中可能的掺杂位点及对尖晶石晶体结构的影响，重点阐述了稀土元素Y、La、Ce，以及过渡族元素Cu、Fe改性对Mn-Co尖晶石涂层抗氧化性、导电性、黏附性，以及热膨胀系数相容性的影响，详述了改性元素作用机理，总结对比了不同元素对Mn-Co尖晶石涂层改性的侧重点。最后，对当前研究中Mn-Co尖晶石涂层存在的问题及今后改性Mn-Co尖晶石涂层的研究方向进行了展望。     

大气等离子喷涂及固相反应法制备MnCoCu金属连接体防护涂层

目的 锰钴尖晶石涂层可有效抑制金属连接体高温氧化、降低固体氧化物燃料电池(SOFC)性能衰减,但其成本较高,电性能和稳定性也需进一步提升。方法 本文拟采用大气等离子喷涂技术(APS)和固相反应法以金属粉末制备高电导率尖晶石涂层。通过Cu元素的添加,在尖晶石涂层中引入高电导率的铜锰尖晶石相,获得高电导率尖晶石涂层,并通过对涂层的相组成、表面截面形貌、元素分布、电性能等物性的表征,揭示Cu添加量及固相转变条件对尖晶石涂层性能的影响规律。结果 800℃热处理后涂层明显致密化、均匀化,涂层主相为Cu_xMn_3-xO₄(x=1, 1.2, 1.4)和MnCo₂O₄;在基体和涂层的界面处存在Cr富集,800℃氧化10h后,含Cu量12%(质量分数)的试样面比电导最高;氧化100h后,面比电导有所下降,含Cu量12%(质量分数)试样仍具有最高的面比电导;经过还原的试样面比电导明显低于未还原样品,其原因在于还原过程中Cr元素产生扩散,氧化后生成了较多的低电导率相。涂层导电性随Cu含量的增加而增大...     

固体氧化物燃料电池(SOFC)用NiMOCr金属连接体氧化行为研究

金属作为固体氧化物燃料电池(SOFC)连接体材料已成为可能并成为研究热点.本论文对SOFC用NiMoCr合金分别在SOFC阴极和阳极气氛条件下的高温氧化性能作了详细的研究.结果表明:阳极(燃料极)条件下氧化所形成的是MnCr2O4尖晶石;阴极(空气极)条件下氧化所形成的是不含Cr的致密NiMnO4型尖晶石,能有效抑制C...     

涂层在固体氧化物燃料电池金属连接体中的应用

固体氧化物燃料电池工作温度的降低,使铁素体不锈钢用作连接体成为了可能。这类连接体具有热导率高、导电性能好、热膨胀性匹配等优点,但也存在一些问题,如高价Cr的挥发以及抗氧化性弱等。涂层可以改善铁素体不锈钢的相关性能。本文综述了稀土氧化物涂层、钙钛矿涂层以及尖晶石涂层的涂层类型和涂覆方法,比较了在金属连接体中的应用效果。     

SOFC连接体用STS444/Y合金的高温导电性能研究

以固体氧化物燃料电池(SOFC)金属连接体为研究对象,分析铁素体不锈钢STS444涂覆稀土元素Y后在750℃下的高温氧化和导电行为。利用辉光放电光谱(GDS)和二次离子质谱(SIMS)技术研究了主要元素(Fe,Cr,Mn,Si)和稀土元素Y对氧化膜生长和高温导电性能的影响。结果表明,Y元素的活性元素效应使STS444/Y合金可以显著改善其抗氧化性和高温导电性,可作为SOFC金属连接体的候选材料。     

固体氧化物燃料电池金属连接体保护膜层研究进展

随着固体氧化物燃料电池(SOFC)的工作温度从1000℃降低到600~800℃,铁素体不锈钢成为SOFC连接体材料的最佳选择,但在高温氧化气氛下,氧化层快速生长以及Cr的毒化问题使得电池堆性能大大降低。目前,主要的解决方式是在基体材料表面涂镀保护膜层和材料改性。前者由于生产简单、成本低成为当前研究热点。本文主要介绍金属连接体保护膜的分类和研究现状,并探讨各膜层材料的优缺点及发展前景。     

固体氧化物燃料电池Cr毒化阴极的研究进展

合金连接体中挥发出来的气态Cr6+是造成固体氧化物燃料电池(SOFC)性能衰减的重要原因之一。目前对Cr毒化SOFC阴极的机理尚未形成统一认识,电化学反应模型认为Cr参与了阴极的电化学氧还原反应过程,并沉积在三相反应界面处;化学反应模型认为,Cr沉积是由形核反应驱动的,电极内的形核剂是Cr沉积的决定因素。本文综述了近十年来Cr毒化SOFC阴极方面的研究进展,尤其是Cr对阴极和电解质的电子和氧离子传输性质的作用。     

铬基合金连接体材料在固体氧化物燃料电池中的应用

主要介绍了固体氧化物燃料电池(SOFC)的铬(Cr)基合金连接体材料的发展现状.Cr基合金具有良好的抗氧化性、耐腐蚀性和导电性能等,是目前连接体材料中的研究热点之一.在SOFC阴极环境中,容易形成氧化层,同时由于Cr的扩散和挥发还可能导致阴极中毒,合金中掺杂稀土元素(Y、La、Ce和Zr)可以抑制Cr2O3层的生成.在阳极环境中,Cr基合金的表现优于阴极.与Al2O3、NiO、MgO和TiO2等相比,Cr2O3基氧化层具有较好的综合性能,其耐高温(1100 ℃)、热膨胀系数(9.6×10-6K-1)和YSZ电解质(10.8×10-6K-1)相近、且具有较好的导电性.目前,Cr基合金的研究重点是氧化物弥散强化(ODS)合金,使用最多的是Cr5Fe1Y2O3,其热膨胀系数为9×10-6K-1～10×10-6K-1(1000 ℃),抗氧化性能较好.     

胫骨生物陶瓷复合材料的微结构增韧机理

扫描电镜观察显示胫骨是一种由羟基磷灰石和胶原蛋白组成的自然生物陶瓷复合材料.羟基磷灰石具有层状的微结构并且平行于骨的表面排列.观察也显示这些羟基磷灰石层又是由许多羟基磷灰石片所组成,这些羟基磷灰石片具有长而薄的形状,也以平行的方式整齐排列.基于在胫骨中观察到的羟基磷灰石片的微结构特征,通过微结构模型分析及实验,研究了羟基磷灰石片平行排列微结构的最大拔出能.结果表明,羟基磷灰石片长而薄的形状以及平行排列方式增加了其最大拔出能,进而提高了骨的断裂韧性.     

FeCrAIW电弧喷涂层组织的致密化研究

采用激光辐照对FeCrAlW电弧喷涂层的组织进行致密化处理,借助扫描电镜和X衍射对涂层的组织进行了分析.测试了涂层的显微硬度.结果表明:涂层组织致密度提高,孔隙率明显降低.随着激光扫描速度的增加,涂层的显微硬度降低.在较低的扫描速度下,涂层与基体之间形成互熔区,涂层与基体之间产生良好的冶金结合.     

Development of the technology of ultrasonic welding of components made of Capron tapes

The technology of ultrasonic welding of components made of Capron tapes producing welded joints with high strength parameters has been developed. The numerical values of the main parameters of the conditions of ultrasonic welding of the Capron tapes are determined. It is shown that the increase in the amplitude and welding pressure shortens the welding time. The experimental results show that the Capron tapes are characterized by geometrical homogeneity in both the transverse and longitudinal direction so that the welded joints can be produced both along and across the tape.     

钢材打捆机控制系统智能化技术的研究

钢材打捆机是一种用于轧钢精整工艺的新型自动化设备，其控制系统基于SiemensS7 PLC和TP7触摸屏。系统的智能化技术主要包括：液压高低压自动控制、在线监视、离线故障检测、多台设备协同工作、可视化人机交互技术。本文描述了这些技术的原理与实现方法。     

面向零件形状的计算机图形库的开发

论述了CAD技术中参数化设计的三种建模方法，重点介绍了基于特征的参数化建模原理。在此基础上，分析机械设计中的机构结构，归纳出其零件的几何特征构成。设计了机构CAD图形库，并提出了该图形库生成步骤和人机交互界面。     

高等教育国际化与中国高等教育施化力培育

本文从化层、化型、化向与化力等方面考察高等教育国际化的应然本质属性 ,描述与分析中国高等教育在国际化潮流中表现出的发展态势 ,针对种种态势提出中国高等教育核心施化力培育战略 ,以使中国高等教育乃至世界高等教育真正地走向国际化     

钢管穿孔机主减速机振动分析

宝山钢铁股份有限公司钢管分公司的穿孔机下辊主减速机在大定修前,减速机轴和下辊大电机的振动情况严重,诊断部门对该减速机进行了测振分析,结合对电机振动、减速机振动的频谱分析和对轴承的故障频率成分分析,找出了主减速机振动的原因是轴承损伤。该分析结果与解体检查的结果相一致。     

冲压件小螺纹底孔翻边参数的修正

结合长期的实践体会,分析了冲压件小螺纹底孔翻边参数,对冲压件小螺纹底孔部分翻边参数进行了有效的修正,修正后的参数在长期的运用中效果较佳。     

AGC系统液压缸位移传感器的软修正

针对液压缺模拟位移传感器LVDT存在增益漂移的问题，研究出一套校正方法。其特点是利用轧机上的压力传感器及电动压下位移传感器来校正液压缸位移传感器，得出修正系数k。修正后，AGC系统运行状态明显稳定，控制精度进一步提高。     

Modelling of processes of thermochemical treatment of metals: traditions of Russian scientific school

Abstract

The paper is devoted to 100th anniversary of the outstanding Russian scientist professor Yuriy Mikhailovich Lakhtin – the founder of the world-famous scientific school of surface strengthening of metals and alloys. Lakhtin's scientific school is recognised for its contribution into research of processes of thermochemical treatment of metals and especially of nitriding. Today at the Department of Metal Science and Heat Treatment of MADI his followers continue the traditions of Lakhtin's scientific school. The development of technologies of surface engineering is based on complex modelling of physical processes realised by thermochemical treatment of metals. Thermodynamic models describe the interaction between metals and components of saturating atmosphere and predict phase composition of diffusion layer. Diffusion models of kinetics of saturation of metals allow us to calculate the rate of growth of diffusion layer and regulation of its depth and structure. Structural models determine quantitative dependence between parameters of structure (grain size, dispersed particles, etc.) and mechanical properties. These models allow us to estimate the level of strengthening by control of structural specifics of strengthened layer. On the basis of this complex of models, new efficient technologies of surface strengthening are developed.