13835

13835

بررسي خوردگي آلياژ IC-221M در محيط كربنات مذاب به‌منظور جايگزيني در صفحات جداكننده در پيل‌هاي سوختي كربنات مذاب

كارشناسي ارشد

مواد و متالورژي - شناسايي و انتخاب مواد فلزي

دي‌ماه 1393

دي‌ماه 1393

دكتر منصور سلطانيه

دكتر حسين بنا متجدد امروز

چكيده رفتار آلياژ IC-221M در محيط نمك كربنات مذاب با تركيب LiNaCO3، به‌منظور تعيين امكان استفاده از آن در بخش آب‌بندي تر، در پيل‌هاي سوختي كربنات مذاب مورد بررسي قرار گرفت. آزمايش غوطه‌وري بر اساس تماس مستقيم نمونههاي مكعبي شكل آلياژ مذكور با نمك كربنات مذاب صورت گرفت كه در دماي Cᵒ700، بعد از مدت ‌زمان 125ساعت، در اثر خوردگي با نرخ g.cm-2.h-1 3-10*18/5 ، محصولات سطحي منظمي بر روي نمونه پديد آمد. در دماي Cᵒ650 و Cᵒ600 نيز رفتار خوردگي مشابهي ، اما به ‌ترتـيب با نرخ خوردگي g.cm-2.h-1 3-10*36/2 و g.cm-2.h-1 5-10*2 مشاهده شد. انرژي فعالسازي فرايند خوردگي معادل kJ/mol 9/422 اندازه‌گيري شد كه نشان مي‌دهد، نفوذ Al در فاز ´γ كنترل‌كننده‌ي فرايند است. شواهد نشان مي‌دهد كه خوردگي در اثر نفوذ Ni به‌عنوان عنصر غالب و نفوذ Al و Cr به مقدار جزئي بر روي سطح اوليه شروع مي‌شود كه در اثر آن لايه‌اي متخلخل و غني از Al باقي مي‌ماند. حضور نمك مذاب در هرلحظه در فصل مشترك زيرلايه و محصولات سطحي، عامل تكرار اين مراحل و ايجاد لايه‌هاي متوالي غني و فقير از نيكل (نسبت به تركيب آلياژ) است. عمليات اكسيداسيون آلياژ به‌منظور پوشش‌دهي سطحي در دماي Cᵒ1000 باعث ايجاد تركيبات NiO، NiAl2O4، ZrO2، Al2O3 و منطقه‌ي تخليه شده از آلومينيم (ADZ) به ترتيب از سطح بيروني مي‌شود. بعد از غوطه‌وري، تركيبات پايدارتر در اين محيط مانند NiCO3، LiAlO2 و تركيبات CrO3و Na2CrO4 در اثر نفوذ كروم، در ضخامت بالاي ADZ اضافه مي‌شود. زمان كمينه‌ي اكسيداسيون جهت ايجاد مقاومت، 25ساعت به دست آمد و نرخ خوردگي در بازه‌ي زمان غوطه‌وري 100 تا 215 ساعت در دماي Cᵒ 700، g.cm-2.h-1 5-10*2 تقريب زده شد كه با گذر زمان پس از اين، روند كاهنده دارد؛ لذا تركيبات پايدار مذكور، پس از رسيدن به ضخامت مناسب، مقاومت به خوردگي آلياژ را افزايش ميدهند. واژه‌هاي كليدي: پيل سوختي كربنات مذاب، صفحات جداكننده، آلياژ IC-221M، عمليات اكسيداسيون