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设计与开发了液料送粉系统,开展液料等离子熔射工艺制备SOFC电解质层的研究,并与大气等离子熔射制备结果进行比较.结果表明,致密电解质层的孔隙率1.61%,基本满足SOFC对电解质致密性的要求;较之于常规的大气等离子熔射制备工艺,液料等离子熔射制备的电解质层的厚度均匀性和致密性均得到了很大改善,有助于提高其导电性能;晶粒尺寸较小,有利于制备致密电解质涂层.

关键词: 液料等离子熔射 , 固体氧化物燃料电池 , 核心部件 , 电解质 , 制备

等离子堆焊技术的研究进展

赵唯 , 柳林 , 张海鸥 , 王桂兰

材料导报

综述了等离子堆焊技术的原理、应用及最新研究状况,包括等离子沉积制造技术(plasma deposition manufacturing,PDM)、等离子激光复合堆焊技术(laser plasma hybrid surfacing,LPHS)等.概述了等离子沉积制造的技术特点,展示了运用PDM和LPHS技术直接成型高温合金GH163零件的一些研究结果.

关键词: 等离子堆焊 , 等离子沉积制造 , 激光等离子复合堆焊 , 高温合金 , 显微组织

基于YSZ液料的液流/雾化等离子熔射射流形态及微观组织研究

符友恒 , 张海鸥 , 芮道满 , 王桂兰

材料工程 doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2015.03.003

采用8％(摩尔分数)YSZ粉末(d50=700 nm)配置熔射悬浮液料,比较了送料气压、熔射功率对液流和雾化等离子射流形态特征的影响.利用SEM对制备涂层的微观组织进行表征,结果表明:雾化较液流液料输送方式制备涂层组织结构更致密,两种液料输送方式下熔射距离的增加均导致部分熔融粒子增多,其有助于形成孔隙结构.基于雾化送料制备了厚度为30μm,孔隙率为1.5％的精细结构YSZ涂层,可用于固体氧化物燃料电池的电解质层.

关键词: 液流 , 雾化 , 液料等离子熔射 , 精细结构

等离子喷涂燃料电池连接板LSM薄膜的性能研究

王桂兰 , 王文 , 张海鸥 , 钱晓良

功能材料

采用等离子喷涂法在SUS 430连接板基体上制备了LSM(La0.8Sr0.2MnO3)薄膜.用X射线衍射仪、扫描电镜和电子探针分别研究了喷涂前后LSM的相组成、薄膜的表面形貌和元素分布.用图像分析法计算了薄膜的孔隙率.二支点法测量了有与无LSM薄膜的SUS 430基体在130～800℃时的电导率.结果发现,薄膜与基体结合良好,薄膜孔隙细小,均匀分布,且非连通;LSM的相组成在喷涂前后保持一致;当温度＜330℃时,有LSM保护膜的连接板的电导率小于无LSM薄膜的连接板的电导率;温度＞330℃,结果相反.有LSM保护膜的连接板在空气中.130～800℃下,最大电导率为0.60Ω-1@cm-1.

关键词: 固体氧化物燃料电池 , 连接板 , 金属合金 , LSM , 空气等离子喷涂

固/液相等离子喷涂制备固体氧化物燃料电池复合电极

王桂兰 , 熊凡 , 芮道满 , 张海鸥

材料工程 doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2011.07.002

提出并研究以硅片为基体、采用固/液相等离子喷涂工艺制备固体氧化物燃料电池复合电极.固相送料方式喷涂阳极和阴极;悬浮液束流送料方式喷涂电解质.用CCD监测悬浮液束流与等离子射流形态,其特征分析结果表明最佳注射气压为0.25MPa.采用SEM和EDAX对电极涂层微观组织和组分进行分析,结果表明:喷涂距离是影响电解质涂层形貌、沉积效率和孔隙率的关键参数;悬浮液束流送料喷涂可以制备薄的(涂层平均厚度约为25μm)、组织精细的(粒度为2～4μm)、致密的(孔隙率约为2.15%)电解质涂层.

关键词: 固体氧化物燃料电池 , 固/液相等离子喷涂 , 复合电极 , 微观组织

等离子喷涂制造固体氧化物燃料电池三合一电极

张海鸥 , 姜丛伟 , 王桂兰 , 王文

功能材料

采用大气等离子喷涂法在阳极支撑上制备了电解质与阴极.利用X射线衍射分析了阴极与阳极喷涂前后的成分和相结构,用扫描电镜观察了SOFC( solid oxide fuel cell)三合一电极的截面形貌以及阳极、电解质与阴极的表面形貌.结果表明:喷涂前后阴极的化学成份未发生改变,阴极为单斜相、钙钛矿型的(La0.8Sr0.2MnO3)LSM;阳极在喷涂前为Ni/YSZ(Y2O3稳定ZrO2),在喷涂后Ni被氧化成NiO.由阳极、电解质与阴极构成的三合一电极界面不明显,其中电解质致密,阳极与阴极有一定孔隙.

关键词: 固体氧化物燃料电池 , 等离子喷涂 , 三合一电极

中温固体氧化物燃料电池SUS430/La0.8Sr0.2MnO3复合连接板材料制备研究

刘石明 , 邢长生 , 钱晓良 , 肖建中 , 张海鸥

材料科学与工程学报 doi:10.3969/j.issn.1673-2812.2005.01.002

采用溶胶凝胶和等离子喷涂的方法,制备了SUS430/La0.8Sr0.2MnO3复合连接板材料.通过TG、IR和XRD分析了La0.8Sr0.2MnO3凝胶烧结过程;采用SEM、四探针法和氧化增重法分别研究了SUS430/La0.8Sr0.2MnO3复合连接板材料的形貌、电子导电能力和高温抗氧蚀能力.经比较研究发现,溶胶凝胶和等离子喷涂都可以制备出高性能的SUS430/La0.8Sr0.2MnO3复合连接板材料,陶瓷涂层致密度分别达到了94.6%和97%;且腐蚀速率由SUS430材料的104.93μg2·cm-4·h-1分别降低到26.91μg2·cm-4·h-1和20.39μg2·cm-4·h-1,在800C下它们的电导率分别为11.17s·cm-1和12.66s·cm-1.

关键词: 固体氧化物燃料电池 , 掺杂锰酸镧 , 铁基合金 , 陶瓷涂层 , 复合连接板

SOFC阳极层的等离子喷涂混合炭粉成孔工艺

张海鸥 , 张艳东 , 王桂兰

功能材料

采用大气等离子喷涂技术,以活性炭粉作为成孔材料,获得了薄且多孔的中温固体氧化物燃料电池SOFC阳极层.实验研究分析了添加炭粉造孔剂和改进喷涂工艺参数对阳极层孔隙率的影响.结果表明:在合适的喷涂工艺条件下,添加质量比为15%的炭粉并进行后处理可得到孔隙率30.2%的阳极层,满足SOFC对阳极层孔隙率的要求.

关键词: 燃料电池 , 多孔阳极 , 炭粉成孔 , 大气等离子喷涂 , 孔隙率