鈦-鎳-鈦箔層接合固態氧化物燃料電池中316L不鏽鋼與釔安定氧化鋯界面反應

Abstract

本實驗探討Ti-Ni-Ti 的多層金屬薄片利用局部過度液相連接法(LTP) 接合全安定氧化鋯(8Y -ZrO2)與不□鋼(316L)，搭配不同溫度與時間 來探討生成機構，並利用SEM/EDS 分析其金屬-陶瓷側反應物之變 化。 從實驗結果發現在較低溫時(950oC)，不□鋼與鈦箔就會產生 (Ni,Fe)Ti2、(Fe,Ni)Ti’+β-Ti、(Fe,Ni)Ti 與σ相；鈦-鎳箔內則會依序 產生Ti2Ni、TiNi 與TiNi3；鈦箔和氧化鋯會反應產生TiO2-x。 隨著溫 度的提高(1150oC),鈦-不鏽鋼側的反應物會存在(Fe,Ni)Ti、σ相和 α-Fe；TiNi3 與Ti2Ni 會以不同形貌散佈於TiNi 基材中。當溫度高達 1250oC,鈦氧反應層中的氧會部分擴散在液態的鈦鎳箔並在凝固時產 生TiO 與Ti2O3。 在1050oC 持溫0.1、0.5、1、3、36 小時，0.1 小時 內發現(Ni,Fe)Ti2、(Fe,Ni)Ti 與σ相。 持溫3hr 後，鈦箔幾乎完全消 耗導致不□鋼與鈦箔間反應相會以(Fe,Ni)Ti 為主要的安定相；鈦-鎳 箔片反應則以TiNi3 為最安定相；鈦箔與氧化鋯則以TiO2-x 為主。