SOFC连接体用金属材料Fe-22Cr铁素体系合金ZMG?

        以下对ZMG232G10的氧化层结构和合金设计作简要介绍。
  当ZMG232L在氧化气氛中进行热处理后,工件表面形成双层结构的氧化层,表层是(Mn,Cr)3O4氧化层,内层(基体)是Cr2O3氧化层。抗氧化能力取决于Cr2O3氧化层,但其含有的Cr元素的蒸发会导致发电元件性能恶化,虽然(Mn,Cr)3O4氧化层对Cr蒸发会产生一定的抑制作用,但(Mn,Cr)3O4的氧化速度过快使得保护效果有限。
  针对上述问题,在合金设计上采取了如下措施。
  1)提高抗氧化性:减少Mn含量,降低(Mn,Cr)3O4的氧化速度;
  2)抑制Cr的蒸发:添加Cu,Cu扩散到(Mn,Cr)3O4氧化层中,使(Mn,Cr)3O4氧化层致密化。
  由于采取了上述的成分设计措施,使ZMG232G10比ZMG232L具有更好的抗氧化性,减少了Cr的蒸发量。
  4、ZMG232G10与不锈钢件的比较
  为实现SOFC商业化,必须降低各元件的生产成本。近年来对铁素体不锈钢在SOFC连接体中的应用问题进行了研究。以日立金属公司开发的ZMG232G10连接体与不锈钢件就抗氧化性进行性能比较,试验采用10mm厚的试样。由于板厚越薄,合金的抗氧化性越差,所以将不锈钢用作SOFC连接体材料时,需要注意其厚度设计。而采用ZMG232G10作SOFC连接体材料时,可以使用比普通不锈钢更薄的材料。
  氧化增量随时间变化越小,表示抗氧化性越好,如ZMG232G10抗氧化性明显优于SUS430。通常情况下,生成氧化层的合金氧化增量随时间的增长按抛物线规则增加,但SUS430氧化增量在氧化处理初期随时间的增长急剧增加。在氧化时间为2500h之前,SUS444氧化增量变化趋势与ZMG232G10基本一致,但超出之后,SUS444氧化增量迅速减少,这是由于其具有抗氧化性的氧化层发生剥落的结果。上述对比说明,与ZMG232G10相比,SUS430、SUS444的抗氧化性都较差。
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