【摘 要】
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固体氧化物燃料电池（SOFC）因其能量转换效率高、工作噪音小且无污染的优点,有望在未来得到广泛应用。ZrO2陶瓷是该电池中电极及电解质的基本构成材料,但其连接及高温稳定性问题一直阻碍着SOFC的推广运用。本课题采用Ag-Cu O-Al2Ti O5复合钎料,通过空气反应钎焊（RAB）方法对ZrO2自身、ZrO2与GH3536、ZrO2与Mn Co涂层改性的SUS430进行连接,分析了不同Al2Ti
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固体氧化物燃料电池（SOFC）因其能量转换效率高、工作噪音小且无污染的优点,有望在未来得到广泛应用。ZrO2陶瓷是该电池中电极及电解质的基本构成材料,但其连接及高温稳定性问题一直阻碍着SOFC的推广运用。本课题采用Ag-Cu O-Al2Ti O5复合钎料,通过空气反应钎焊（RAB）方法对ZrO2自身、ZrO2与GH3536、ZrO2与Mn Co涂层改性的SUS430进行连接,分析了不同Al2Ti O5含量、钎焊温度和保温时间对接头的界面微观结构和力学性能的影响,确定了最佳的工艺参数并对该参数下获得的接头进行800°C下不同时长的氧化测试。采用Ag-Cu O-10wt.%Al2Ti O5复合钎料,在钎焊参数为1050°C-30min条件下空气反应钎焊ZrO2陶瓷接头的典型组织为:ZrO2/ZrO2+Zr Ti O4+Cu O/Cu O+Ag（s,s）+Al2O3/ZrO2+Zr Ti O4+Cu O/ZrO2。抗剪强度达到104MPa,比单一Ag-Cu O钎料钎焊接头的抗剪强度提高了112%。钎焊过程中,Al2Ti O5颗粒分解为Ti O2颗粒和强化钎缝的Al2O3颗粒。Ti O2与ZrO2反应生成在陶瓷基体上弥散分布的Zr Ti O4相,有效阻止陶瓷侧裂纹的产生。从复合钎料的润湿性、接头组织演变和孔洞缺陷的形成等方面分析了钎焊参数和Al2Ti O5含量对接头抗剪强度的影响。ZrO2钎焊接头组织具有良好的高温稳定性,在800°C氧化100h后其抗剪强度稳定在100MPa。在ZrO2陶瓷与GH3536、Mn Co-SUS430两种合金空气反应钎焊研究中,分别采用了不同的钎焊温度、保温时间及Al2Ti O5含量,对接头中金属元素的氧化及反应行为进行了分析。ZrO2/GH3536、ZrO2/Mn Co-SUS430两种接头钎焊后钎缝中分别生成了Ni Al2O4与Co Al2O4相,金属侧分别生成了均匀致密的（Ni,Fe,Cr）3O4与Mn Co2O4尖晶石层,有效抑制了接头金属的氧化。ZrO2/GH3536、ZrO2/Mn Co-SUS430接头参与氧化试验之前最高室温强度分别为62MPa、58MPa,经过800°C-1000h氧化测试后,接头强度分别为23MPa、38MPa。最后,通过激光刻蚀及丝网印刷的方法,尝试SOFC电池片与Mn Co-SUS430金属连接体结构件的空气反应钎焊。
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