[發(fā)明專利]具有低的鉻蒸發(fā)速度和更高的高溫強(qiáng)度的耐熱鐵-鉻-鋁-合金

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201280029896.5
• 申請(qǐng)日: 2012-06-06
• 公開（公告）號(hào): CN103842537A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: H·哈藤多夫;B·庫恩;T·埃卡特;T·貝克;W·J·夸德克爾斯;W·泰森;N·納比蘭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 奧托昆普德國(guó)聯(lián)合金屬制造有限公司
• 主分類號(hào): C22C38/00
• 分類號(hào): C22C38/00;C22C38/22;C22C38/26;H01M8/02
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 柳冀

本發(fā)明涉及熔融冶金制備的鐵-鉻-鋁-合金，所述鐵-鉻-鋁-合金具有出色的耐腐蝕性，低的鉻蒸發(fā)速度和更高的高溫強(qiáng)度。

DE?100?25?108?A1提及一種高溫材料，所述高溫材料包含形成氧化鉻的鐵合金，所述鐵合金具有至多2質(zhì)量％的至少一種選自Y、Ce、Zr、Hf和Al的親氧性元素，至多2質(zhì)量％的選自Mn、Ni和Co的元素M，所述元素M與氧化鉻在高溫下形成MCr₂O₄型尖晶石相，至多2質(zhì)量％的選自Ti、Hf、Sr、Ca和Zr的另一種元素，所述另一種元素升高Cr基氧化物的導(dǎo)電性。鉻含量應(yīng)在12和28％之間的濃度范圍內(nèi)。這種高溫材料的應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)楣腆w氧化物-燃料電池(高溫-燃料電池或SOFC)中的雙極性板。

EP?1?298?228?A1涉及用于固體氧化物-燃料電池的鋼，所述鋼具有如下組成：不超過0.2％的C、不超過1％的Si、不超過1％的Mn、不超過2％的Ni、15-30％的Cr、不超過1％的Al、不超過0.5％的Y、不超過0.2％的SE和不超過1％的Zr，剩余為鐵和由制備造成的雜質(zhì)。

這兩種合金的共同之處是在超過700℃的溫度下的較低的高溫強(qiáng)度和不足的耐蠕變性。然而在700℃和約900℃之間的范圍內(nèi)，這些合金具有卓越的耐氧化性和耐腐蝕性并且由于通過錳成分形成鉻-錳-尖晶石而具有較低的鉻蒸發(fā)。

通過DE?10?2006?007?598?A1已知耐蠕變的鐵素體鋼，所述鐵素體鋼包含具有至少一種金屬合金元素M的Fe₂(M，Si)或Fe₇(M，Si)₆型金屬間相的沉積物，所述金屬合金元素M可以通過元素鈮、鉬、鎢或鉭形成。所述鋼應(yīng)優(yōu)選用于固體氧化物-燃料電池堆中的雙極性板。

通過EP?1?536?031?A1已知用于固體氧化物-燃料電池的金屬材料，所述金屬材料包含≤0.2％的C、0.02至1％的Si、≤2％的Mn、10至40％的Cr、0.03至5％的Mo、0.1至3％的Nb、至少一種選自Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sn、Zr的元素和Hf≤1％，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)，其中組成應(yīng)滿足下式：0.1≤Mo／Nb≤30。

EP1882756A1描述了特別是可用于固體氧化物-燃料電池的鐵素體鉻鋼。所述鉻鋼具有如下組成：C至多0.1％、Si0.1-1％、Mn至多0.6％、Cr15-25％、Ni至多2％、Mo0.5-2％、Nb0.2-1.5％、Ti至多0.5％、Zr至多0.5％、SE至多0.3％、Al至多0.1％、N至多0.07％，剩余為Fe和由熔煉造成的雜質(zhì)，其中Zr+Ti的含量為至少0.2％。

相比于DE1?00?25?108?A1和EP?1?298?228?A2，上述已知的合金通過形成沉積物而具有在超過700℃的溫度下改進(jìn)的高溫強(qiáng)度和更高的耐蠕變性，所述沉積物阻礙材料的位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)并因此阻礙材料的塑性變形。例如在DE?10?2006?007?598?A1的情況下，所述沉積物由組成為Fe₂(M，Si)或Fe₇(M，Si)₆的金屬間化合物的Laves相組成，其中M可以為鈮、鉬、鎢或鉭。在此應(yīng)達(dá)到1至8％，優(yōu)選2.5至5％的體積分?jǐn)?shù)。然而其也可以是其它沉積物，例如含F(xiàn)e和／或含Cr和／或含Si的粒子，例如在EP?1?536?031?A1中所述，或者具有Nb、W、Mo的碳化物。所有這些粒子的共同之處是阻礙材料的變形。

通過上述現(xiàn)有技術(shù)已知，少量加入Y、Zr、Ti、Hf、Ce、La和相似的反應(yīng)性元素可以劇烈地積極影響Fe-Cr-合金的耐氧化性。

DE?10?2006?007?598?A1、EP?1?536?031?A1和EP?1?882?756?A1中提及的合金對(duì)于作為固體氧化物-燃料電池的連接板的用途來說是最佳的：其通過使用具有10至40％的鉻的鐵素體合金而具有盡可能適應(yīng)陶瓷構(gòu)件陽極和電解質(zhì)的膨脹系數(shù)。

除了上述蠕變強(qiáng)度之外，固體氧化物-燃料電池的連接鋼的其它要求為極好的耐腐蝕性、氧化物層的良好的傳導(dǎo)性和較低的鉻蒸發(fā)。

與連接板的要求相似，固體氧化物-燃料電池的重整器和換熱器的要求為盡可能好的蠕變強(qiáng)度、極好的耐腐蝕性和較低的鉻蒸發(fā)。對(duì)于這些構(gòu)件，氧化物必須為非傳導(dǎo)性的，因?yàn)椴恍枰娏魍ㄟ^。