2O3氧化層的形成，抑制Ni和Ti原子的外擴散，進而優(yōu)化復合材料的抗氧化性能。氧化膜中Ti和Ni的氧化物含量降低，復合材料的氧化增重由2.03 mg·cm-2降低到0.55 mg·cm-2。同時，為了抑制Cr揮發(fā)，在含有58vol%金屬基體的TiC/Hastelloy復合材料中引入Co。在氧化過程中，Co和金屬基體中的Fe在Cr2O3氧化層中具有較快的擴散速率，可以在Cr2O3氧化層外側原位形成CoFe2O4層。"/>

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成分設計優(yōu)化TiC/Hastelloy復合材料的抗氧化性能
作者:
作者單位:

1.山東科技大學 材料科學與工程學院，山東 青島 266590;2.中國科學院蘭州化學物理研究所 固體潤滑國家重點實驗室，甘肅 蘭州 730000

作者簡介:

通訊作者:

中圖分類號:

基金項目:

山東省自然科學基金ZR2020QE003


Oxidation Resistance Optimization of TiC/Hastelloy Compo-sites by Designing Composition
Author:
Affiliation:

1.School of Materials Science and Engineering, Shandong University of Science and Technology, Qingdao 266590, China;2.State Key Laboratory of Solid Lubrication, Lanzhou Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences, Lanzhou 730000, China

Fund Project:

Natural Science Foundation of Shandong Province (CN) (ZR2020QE003)

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    摘要:

    TiC/Hastelloy復合材料是極具應用前景的中溫固體氧化物燃料電池連接體材料，而抗氧化性能是影響其應用的關鍵性能之一。通過無壓反應滲透工藝分別制備出含有50vol%和58vol%金屬基體的TiC/Hastelloy復合材料。高金屬含量使復合材料中的Cr含量增加，促進連續(xù)Cr2O3氧化層的形成，抑制Ni和Ti原子的外擴散，進而優(yōu)化復合材料的抗氧化性能。氧化膜中Ti和Ni的氧化物含量降低，復合材料的氧化增重由2.03 mg·cm-2降低到0.55 mg·cm-2。同時，為了抑制Cr揮發(fā)，在含有58vol%金屬基體的TiC/Hastelloy復合材料中引入Co。在氧化過程中，Co和金屬基體中的Fe在Cr2O3氧化層中具有較快的擴散速率，可以在Cr2O3氧化層外側原位形成CoFe2O4層。

    Abstract:

    TiC/Hastelloy composite has been proposed as one of promising intermediate temperature solid oxide fuel cell interconnects, and the oxidation resistance is one key property for its application. TiC/Hastelloy composites with 50vol% and 58vol% metal matrix were prepared by reactive infiltration method. Results show that high metal content results in the increase in Cr content, which optimizes the oxidation resistance of TiC/Hastelloy composites by promoting formation of continuous Cr2O3 layer to inhibit external diffusion of Ni and Ti. The content of Ti and Ni oxides in oxide scale obviously decreases. The mass gain reduces from 2.03 to 0.55 mg·cm-2. Meanwhile, in order to inhibit the migration of Cr, Co is extra introduced into the composites with 58vol% metal. During the oxidation process, Co and Fe (in metal matrix) show high external diffusion rate through Cr2O3, and generate in-situ CoFe2O4 layer outmost the oxide scale.

    參考文獻
    相似文獻
    引證文獻
引用本文

齊倩,王魯杰,宋曉杰.成分設計優(yōu)化TiC/Hastelloy復合材料的抗氧化性能[J].稀有金屬材料與工程,2022,51(6):1999~2004.[Qi Qian, Wang Lujie, Song Xiaojie. Oxidation Resistance Optimization of TiC/Hastelloy Compo-sites by Designing Composition[J]. Rare Metal Materials and Engineering,2022,51(6):1999~2004.]
DOI：10.12442/j. issn.1002-185X. E20210009

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歷史
  • 收稿日期:2021-04-14
  • 最后修改日期:2021-09-22
  • 錄用日期:2021-09-27
  • 在線發(fā)布日期: 2022-06-29
  • 出版日期: 2022-06-29