بررسی ریزساختار و خواص مکانیکی اتصال آب بند شیشه سیلیکاتی به فولاد ضدزنگ فریتی در پیل سوختی اکسید جامد
چکیده
از بررسی ویژگی¬های حرارتی شیشه¬های ساخته شده ملاحظه شد که شیشه با سیستم sio2-sro-b2o3-al2o3-cao-y2o3 مناسب¬ترین ترکیب به منظور استفاده به عنوان آب بند می¬باشد. مشاهده شد که تبلور موجب افزایش مقاومت به تغییر شکل و کاهش قابلیت خودترمیم کنندگی می¬شود. با این وجود، رفتار ویسکوالاستیک شیشه-سرامیک حاصله در حین خزش نشان داد که ماده هنوز دارای پتانسیل آسودگی تنش می¬باشد. با اعمال ممان¬های خمشی متقارن به نمونه¬های dcb مقادیر انرژی شکست شیشه برای نمونه¬های 0، 50 و 100 ساعت پیرسازی شده به ترتیب معادل (79/0±) 01/6، (18/1±) 76/7 و j/m2 (92/1±) 58/12 ارزیابی شد. مطالعه رفتار منحنی-r برای نمونه پیرسازی نشده، به دلیل درصد ناچیز فازهای بلورین، چقرمگی شکست ثابت و برای نمونه-های پیرسازی شده، به دلیل تبلور شیشه، افزایش چقرمگی همراه با پیشرفت ترک نشان داد. بررسی ریزساختار اتصال شیشه-8ysz پس از پیرسازی، فصل مشترک چسبنده و عاری از فاز زیرکونات را نشان داد. ملاحظه شد که حضور اکسیژن حین اتصال شیشه و فولاد، موجب تشکیل لایه غنی از cr و mn در سطح آن می¬گردد. با استفاده از اتمسفر آرگون حین اتصال، مورفولوژی مشابهی برای هر دو فولاد به دست آمد. پیش-اکسیداسیون فلز موجب ایجاد لایه¬ای غنی از کرومیا و اسپینل mncr2o4 در مجاورت شیشه شد. در هر سه حالت، لایه نفوذی حاصل از انحلال cr و mn در فصل مشترک ایجاد و تبخیر اجزای حاوی cr در گوشه¬ها همراه با واکنش با شیشه منجر به تشکیل فاز مخرب srcro4 گردید. اعمال پوشش¬ محافظ در برابر اکسیداسیون بر روی فولاد از جنس mnco2o4 مانع از مهاجرت اجزای حاوی cr شد، اما واکنش شدید میان شیشه و پوشش ملاحظه گردید. برای بررسی انرژی شکست اتصالات، ترک به وسیله ممان¬های خمشی نامتقارن به فصل مشترک هدایت و دیده شد که تحت زوایای فازی °68? ??°90 به طور کامل در فصل مشترک پیشروی می¬کند. بر این اساس انرژی شکست فصل مشترک نمونه¬ها تحت مد مرکب °68= ? اندازه¬گیری شد. ملاحظه شد که پیرسازی حرارتی موجب نفوذ عناصر فلزی، زبری سطح و تبلور شیشه و در نتیجه آن افزایش چقرمگی در کلیه نمونه¬ها می¬گردد. انرژی شکست نمونه¬های اتصال داده شده در آرگون مربوط به دو فولاد به طور مشابه (j/m2 5/4±2/30 - 1/2±0/27) و (j/m2 3/8±2/39 - 1/1±5/37) به ترتیب مربوط به پیش و پس از پیرسازی به دست آمد. کم ترین انرژی شکست مربوط به نمونه¬های پوشش¬دهی شده پیش از پیرسازی (j/m2 6/4±5/4 -3/3±1/3) و بیش ترین انرژی شکست مربوط به نمونه¬های پیش-اکسید شده پس از پیرسازی (j/m2 3/5±115 - 5/5±1/96) بود.