Na_(2)O对固体氧化物燃料电池用透辉石封接微晶玻璃性能的影响

本文设计和制备了以透辉石为主晶相的R 2O-RO-Al_(2)O_(3)-B_(2)O_(3)-SiO_(2)系封接微晶玻璃,用于固体氧化物燃料电池(SOFC)的封接,研究了Na_(2)O含量(0%~10%,摩尔分数)对封接玻璃热膨胀系数(CTE)、析晶与烧结润湿特性的影响,表征了封接件在高温长时间热处理后玻璃与SUS403不锈钢的封接界面。结果表明,Na_(2)O可以显著改善玻璃的热性能,所制备的玻璃样品在封接温度范围内经热处理后可获得主晶相为透辉石(CaMgSi_(2)O_(6))的微晶玻璃。随着Na_(2)O含量增加,主晶相透辉石的晶相含量不同,微晶玻璃的热膨胀系数由未晶化前的8.22×10^(-6)K^(-1)提升至11.79×10^(-6)K^(-1),能够满足SOFC封装的热膨胀匹配。当Na_(2)O含量大于等于8%(摩尔分数)时,玻璃中析出高膨胀钙镁黄长石(Ca_(2)MgSi_(2)O_(7))晶相,不利于封接。将4%(摩尔分数)玻璃试样与SUS403高温封接后于850℃保温100 h,封接界面致密牢固无气孔,界面处存在Cr_(2)O_(3)层以及比封接玻璃本体更致密的透辉石薄层,这些致密层的存在有利于限制封接玻璃中Na^(+)向界面扩散。

MgO/BaO对CaO-BaO-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)微晶玻璃封接性能的影响

在CaO-BaO-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)玻璃体系中,分别加入6%(质量分数,下同)、12%、18%、24%MgO,同时BaO含量相应减少,经熔融、水淬、球磨后过筛制得玻璃粉。用差热分析仪、X射线衍射仪、热膨胀仪、扫描电子显微镜对不同热处理情况下玻璃性能及微观结构进行表征。结果表明:MgO的加入在一定范围内调整了晶相种类,从而影响其热膨胀性能,随着镁含量增加,析出的主晶相由钡辉石过渡为透辉石,相应的热膨胀系数增大,其中A4在960℃热处理1h,晶相为透辉石和镁橄榄石,其热膨胀系数为10.63×10^(-6)K^(-1)与金属连接板AISI430的热膨胀系数相匹配,封接良好。

热处理制度对CMAS系浮法建筑微晶玻璃析晶行为的影响

针对CaO．MgO．A1，03-SiO，系浮法建筑微晶玻璃，在不改变组成的情况下，研究了热处理制度对微晶玻璃析晶行为、显微形貌及性能的影响。采用XRD、SEM、热膨胀仪等对微晶玻璃性能进行分析。结果表明：核化和晶化温度均影响CMAS微晶玻璃的结晶度。随着温度升高，析晶量增加，但达到一定温度，析晶量不再增加；而对析出物相种类几乎没有影响，均为透辉石；晶粒形貌多数呈雪花状，少数为棒状，热膨胀系数随析晶量增大而增大；增加热处理时间至30min以上，对析晶量几乎没有贡献。最佳热处理制度为核化温度7000C保温30min，晶化温度920℃保温30min。

Al2O3对SOFC封接玻璃结构及其封接性能的影响

不添加B2O3的前提下,以BaO-Al2O3-CaO-SiO2体系为基础,采用DSC、XRD、SEM、热膨胀仪等测试手段研究不同含量Al2O3对SOFC用封接玻璃性能的影响。结果表明:BaO-Al2O3-CaO-SiO2体系主晶相为BaSi2O5,随着Al2O3降低,材料的初始析晶温度降低,析晶趋势增强。Al2O3含量为3.3%和1.3%时,经950℃热处理1h,样品的热膨胀系数分别为10.5×10-6℃,10.3×10-6℃,在SOFC封接玻璃膨胀系数的要求范围内。Al2O3含量为3.3%其封接效果良好,热稳定性好,满足中高温固体氧化物燃料电池用封接玻璃的要求。

F对CaO-MgO-Al2O3-SiO2微晶玻璃结构及性能的影响

本文运用差示扫描量热分析（DSC）、显微硬度仪、偏光显微镜、x射线衍射分析（XKD）和电子探针扫描电镜（SEM）研究了F对CaO-MgO-Al2O3-SiO2微晶玻璃的力学性能的影响。结果表明：F的引入，玻璃析晶峰温度均逐渐降低。样品的硬度及弹性模量随F的加入而降低。外加F达到1％时，开始有层片状氟金云母析出，氟金云母含量随F的增加而增多。层片状氟金云母的析出有利于阻止裂纹的扩展，外加F达到1％，样品的压痕裂纹发生偏转，一定程度上起到增韧作用，抗折强度达最大为158．798MPa。