ﺑﺮرﺳﯽ ﺗﺎﺛﯿﺮ اﻓﺰودن ﻫﺎﻓﻨﯿﻮم ﺑﺮ اﮐﺴﯿﺪاﺳﯿﻮن ﻫﻢ دﻣﺎ و ﻣﻘﺎوﻣﺖ اﻟﮑﺘﺮﯾﮑﯽ ﺳﻮﭘﺮ آﻟﯿﺎژ ﭘﺎﯾﻪ ﻧﯿﮑﻞ ﺟﻬﺖ ﺳﺎﺧﺖ اﺗﺼﺎل دﻫﻨﺪه ﻓﻠﺰي ﭘﯿﻞ ﺳﻮﺧﺘﯽ اﮐﺴﯿﺪﺟﺎﻣﺪ

Investigation on effect of Hafnium addition on electrical and isothermal oxidation resistance of Ni-super alloy using for metallic interconnect of SOFC

در اين تحقيق تاثير هافنيوم بر اكسيداسيون و هدايت الكتريكي سوپر آلياژ پايه نيكل درC o1000 و 75 ساعت بررسي شده است.اكسيداسيون با بررسي ريز ساختار با ميكروسكوپ الكتروني روبشي و اندازه گيري وزن و خواص الكتريكي با اندازه گيري مقاومت ويژه سطحي تحليل شد. نتايج نشان مي دهد نمونه با 0.4 Wt.% هافنيوم كمترين افزايش وزن را دارد. خاصيت عناصر فعال همانند هافنيوم در افزايش چسبندگي و تشكيل لايه آلومينا پيوسته و بدون تخلخل، سبب كم شدن آلومينيوم مورد نياز جهت تشكيل لايه پيوسته مي شود. بررسي ميكروسكوپي نشان مي دهد با وجود هافنيوم تمايل به لايه Al2O3 با ضخامت كمتر بيشتر شده، به طوري كه در0.4 Wt.% تنها لايه پيوسته و با ضخامت كم ايجاد شده است، ولي در مقادير كمتر هافنيوم علاوه بر تشكيل Al2O3 داخلي و غير پيوسته، لايه اكسيدي اسپينل با ضخامت بالاتر شكل گرفته است. بدون هافنيوم نيز لايه Cr2O3 متخلخل خارجي و لايه اكسيدي داخلي آلومينا ضخيم تشكيل شده است. بهبود مقاومت اكسيداسيون به دليل انتقال اكسايش داخلي به خارجي آلومينيوم و تشكيل لايه محافظ Al2O3 پيوسته درسطح مي باشد. چسبندگي لايه اكسيدي تحت تاثير قفل مكانيكي در فصل مشترك آلياژ/ لايه ناشي از تشكيل ميخ در طي اكسايش است. دليل بالاتر بودن مقاومت الكتريكي نمونه حاوي مقادير كمتر و بدون هافنيوم، نفوذ اكسيژن و تشكيل لايه اكسيدي ضخيم آلومينا، كرومياو اسپينل مي باشد. با توجه به ضخامت كمتر و پيوسته آلومينا به عنوان تنها لايه اكسيدي تشكيل شده در حضور 0.4 Wt.% مقاومت الكتريكي نسبت به ساير نمونه ها كمتر مي باشد.

Ni-Cr-Al-Hf alloys containing 0, 0.1, 0.2 and 0.4 wt.% Hf were produced and their isothermal oxidation behavior and electrical resistance has been investigated in air for 75 h at the temperature of 1000 °C. Microstructures of the oxidized samples were examined using scanning electron microscopy (SEM) and electrical resistance was measured. The samples showed different microstructures, and oxidation behavior depending on their chemical composition. The results indicated that the sample containing 0.4 wt.% Hf had the lowest weight gain, while the weight gain of the sample without Hf was the highest. An external scale of spinel overlying a region of internal oxides precipitates formed on Ni-12Cr-4.5Al. Conversely, an external Al2O3 formed on the samples containing Hf additions. In absence of Hf, Cr2O3 was the major scale that formed on surface. The improvement in the oxidation resistance is believed to be due to the transition between the internal and external oxidation of aluminum, adherent and protective Al2O3 oxide layer on the surface of the Ni-12Cr-4.5Al-0.4Hf alloy. It was found that the scale adhesion can be affected by mechanical keying at the alloy/scale interface resulting from the pegs’ formation during oxidation. Higher electrical resistance of Alloy without Hf is due to higher thickness of oxide scale formation on surface and sample with 0.4 wt.% Hf showed lowest electrical resistance due to thinner scale of Al2O3.