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连接体是固体氧化物燃料电池(SOFC)的关键部件之一，其性能稳定性直接影响到电池的运行寿命。对连接体材料的性能要求如下:较高的电导率(σ＞1S·cm-1);合适的热膨胀系数(CTE，10.5-12.5×10-6℃-1);良好的气密性、物理化学稳定性和抗氧化性;优异的高温力学性能;低成本和易加工等。其中，金属是中温燃料电池(IT-SOFC，600-800℃)中常用的连接体材料，但由于含有一定的Cr元素，在SOFC运行过程中会引发铬中毒现象。 近些年，研究发现TiC/Ni复合材料具有可调节的CTE、较高的电导率和良好的抗氧化性能，是一种应用前景良好的IT-SOFC连接体材料。目前，针对该方面的报道较少，制备工艺多采用无压/热压烧结，存在以金属粉体为原料，成本高，限制样品尺寸形状等问题，且研究点主要集中在金属含量对复合材料电导率和抗氧化性能的影响，缺乏对其工艺参数、微观形貌和性能的系统化研究，难以实现材料性能的进一步优化。因此，寻找一种工艺简单、成本低、适用于多种样品尺寸和形状的制备方法，同时对工艺参数、微观形貌和性能之间的关系进行系统化的研究，对推进TiC/Ni复合材料在IT-SOFC中的应用具有非常重要的意义。 本文中，我们探索了TiC的直接引入(ex-situ)、原位生成(in-situ)和原位固溶等技术对TiC/hastelloy复合材料微观形貌、抗氧化及高温导电性能的影响及作用机理。首先，以TiC和Hastelloy C-276（哈氏合金，Ni-Cr-Mo）为原料，采用无压渗透法成功制得致密度为98.7％的Ex-situTiC/hastelloy复合材料，该方法工艺简单、成本低，并对TiC含量、Mo含量、部分原位引入TiC和热处理等因素对复合材料微观形貌和性能的影响进行研究，发现复合材料的微观形貌演变与TiC的溶解-析出过程有关，ex-situTiC与金属基体的界面为半共格关系，并存在位错层。复合材料抗氧化和电学性能的变化规律为:当TiC含量相近时，大粒径TiC减弱了颗粒对电子的散射，而高连接度的TiC会为电子流动提供通道，二者均有利于电导率的提高;抗氧化性能与界面和TiC粒径有关，ex-situ TiC与in-situ TiC相比，因界面处存在位错层，抗氧化性能较差，此外，TiC粒径降低，促进原子扩散，抗氧化性能的降低。引入10 wt.％原位生成TiC颗粒，并在1300℃保温20 min，复合材料的综合性能较佳:CTE为10.6×10-6℃-1，电导率(800℃/100 h)为7000 S·cm-1，氧化增重(800℃/100 h)为2.37 mg·cm-2。与现有TiC/Ni复合材料的最高电导率相比，Ex-situTiC/hastelloy的电导率提高了将近6倍。 其次，为改善复合材料的界面结合情况，本文以石墨、Ti粉和Hastelloy C-276为原料通过原位反应渗透法制得致密度为96.7％的In-situ TiC/hastelloy复合材料，同时实现了TiC的原位引入和复合材料的致密化，该工艺简单、成本低、便于控制，优于现有的In-situ TiC/Ni复合材料的制备方法，且鲜见报道用于TiC/Ni复合材料的制备。TiC的形成机理为:预制体内Ti和石墨反应生成TiCx，在金属渗透过程中TiCx和残余石墨通过溶解-析出过程形成TiC。In-situTiC与金属基体界面处为半共格关系，无明显位错层存在，优于Ex-situ TiC/hastelloy复合材料。对TiC含量和粒径及石墨粒径对复合材料微观形貌和性能的影响进行研究，发现TiC粒径为3.10μm时，表面已经形成连续的TiO2和NiTiO3氧化膜，随着粒径的降低，促进连续致密TiO2/Cr2O3双氧化层的形成，抗氧化性能提高，并保持较高的电导率。石墨粒径的增加，影响TiC的形成过程，降低TiC粒径，是一种简单有效的方法来提高复合材料的综合性能。以40μm石墨为原料的复合材料性能为:CTE为10.8×10-6℃-1，电导率(800℃/100 h)为5700 S·cm-1，氧化增重(800℃/100 h)为1.18 mg·cm-2。 最后，为进一步提高TiC/hastelloy复合材料的抗氧化性能，以石墨、Ti、W和TaC为原料，采用原位固溶结合反应渗透法制得抗氧化性能优异的(Ti，W)C/hastelloy和(Ti，Ta) C/hastelloy复合材料。W和Ta在提高抗氧化性能中相同的作用机理为:氧化后形成W6+或Ta5+固溶到氧化层的TiO2或Cr2O3中，降低氧空位浓度，抑制O2内扩散。不同之处为，W同时降低Ni的外扩散速率，但当含量较高时，生成的WO3以气态形式挥发，对抗氧化性能不利;而Ta含量增加，在氧化层和基体界面处生成CrTaO4，抑制Ni的氧化，有利于抗氧化性能的优化。此外，W或一定量Ta的引入，需同时添加适量的Mn，保证在提高复合材料抗氧化性能的同时抑制铬中毒的发生。复合材料综合性能较佳的分别为Ti095W005C/hastelloy复合材料，CTE为11.6×10-6℃-1，电导率(800℃/100h)为5750 S·cm-1，氧化增重(800℃/100 h)为0.20 mg·cm-2;和Ti090Ta010C/hastelloy复合材料，CTE为11.5×10-6℃-1，电导率(800℃/100 h)为6099 S·cm-1，氧化增重(800℃/100h)为0.30 mg·cm-2。Ti095W005C/hastelloy的氧化增重为文献中报道抗氧化性能最好的TiC/Ni复合材料1/4。