ترمودینامیک و سینتیک رفتار آلیاژ پایه نیکل آلومیناید IC221M برای استفاده در صفحات جداکننده پیل سوختی کربنات مذاب

مهندسی متالورژی و مواد

مقاله 4، دوره 30، شماره 1 - شماره پیاپی 19، 1397، صفحه 43-54   

نوع مقاله: علمی و پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/ma.v30i1.50843

نویسندگان

حسین عبدوس¹؛ منصور سلطانیه²؛ حسین بنا^{* 3}

¹علم و صنعت ایران

²تورنتو

³دانشگاه علم و صنعت ایران دانشکده مهندسی

چکیده

رفتار ترمودینامیکی و سینتیکی آلیاژ پایه نیکل آلومیناید IC221M، در محلول یوتکتیکی کربنات لیتیم و کربنات سدیم مذاب، به منظور جایگزینی در بخش آب بندی تر پیل­های سوختی کربنات مذاب، مورد بررسی قرار گرفت. آلیاژ، به کمک روش ذوب مجدد قوسی تحت خلاء، تولید شد. مطالعات میکروسکوپی الکترونی روبشی و پراش اشعه ایکس محصولات حاصل از غوطه وری نمونه­ها در کربنات مذاب، در سه دمای 600، 650 و 700 درجه سانتیگراد، به همراه تغییرات وزن آنها، نشان داد که آلیاژ در دو دمای 650 و 700 درجه سانتیگراد، مقاومت مناسبی در محیط کربنات مذاب ندارد. انهدام نمونه­ها، به طور عمده، با مکانیزم نفوذی و نه انجام واکنش صورت می پذیرد. انرژی فعال سازی فرایند، 423 کیلوژول بر مول تعیین و مشخص شد که سینتیک فرایند، با نفوذ آلومینیوم در فاز γ´ کنترل می­شود.

کلیدواژه‌ها

آلیاژ پایه نیکل آلومیناید؛ ترمودینامیک و سینتیک؛ صفحات جداکننده؛ کربنات مذاب

سایر فایل های مرتبط با مقاله

4- bana_AK_EDITS.pdf

مراجع

1. Hwang E.R., Kang S.G., "A study of a corrosion-resistant coating for a separator for a molten carbonate fuel cell", Journal of Power Sources, Vol. 76, pp. 48-53, (1998).

2. Kawabata Y., Fujimoto N., Yamamoto M., Nagoya T., Nishida M., "Long-term corrosion resistance of Al–Ni-plated material and Al-plated material in molten carbonate environment", Journal of Power Sources, Vol. 86, pp. 324-328, (2000).

3. Lindbergh G., Zhu B., "Corrosion behaviour of high aluminium steels in molten carbonate in an anode gas environment", Electrochimica Acta, Vol. 46, pp. 1131-1140, (2001).

4. Zhu B., Lindbergh G., "Corrosion behaviour of high-chromium ferritic steels in molten carbonate in cathode environment", Electrochimica Acta, Vol. 46, pp. 2593-2604, (2001).

5. Durante G., Vegni S., Capobianco P., Golgovici F., "High temperature corrosion of metallic materials in molten carbonate fuel cells environment”, Journal of Power Sources, Vol. 152, pp. 204-209, (2005).

6. Randström S., Lagergren C., Capobianco P., "Corrosion of anode current collectors in molten carbonate fuel cells", Journal of Power Sources, Vol. 160, pp. 782-788, (2006).

7. Agüero A., Garcı́a de Blas F.J., Garcı́a M.C., Muelas R., Roman A., "Thermal spray coatings for molten carbonate fuel cells separator plates", Surface and Coatings Technology, Vol. 146–147, pp. 578-585, (2001).

8. Perez F.J., Duday D., Hierro M.P., Gomez C., Agüero A., Garcı́a M.C., "Hot corrosion study of coated separator plates of molten carbonate fuel cells by slurry aluminides", Surface and Coatings Technology, Vol. 161, pp. 293-301, (2002).

9. Fujimoto N., Yamamoto M., Nagoya T., "Estimation of the lifetime of Al/Ni-plated material for wet-seal area in molten carbonate fuel cells", Journal of Power Sources, Vol. 71, pp. 231-238, (1998).

10. Huijsmans J.P.P., Kraaij G.J., Makkus R.C., Rietveld G., Sitters E. F., Reijers H.T.J., "An analysis of endurance issues for MCFC", Journal of Power Sources, Vol. 86, pp. 117-121, (2000).

11. ASM handbook Vol. 3: alloy phase diagrams: material information society, (1992).

12. Specialty Handbook: Nickel, Cobalt, and Their Alloys. Ohio, USA: ASM international, (2000).

13. Lee D., Santella M.L., Anderson I.M., Pharr G.M., "Thermal aging effects on the microstructure and short-term oxidation behavior of a cast Ni3Al alloy", Intermetallics, Vol. 13, pp. 187-196, (2005).

14. Lee D., Santella M., Anderson I., Pharr G., "Long-term oxidation of an as-cast Ni3Al alloy at 900C and 1100C", Metallurgical and Materials Transactions A, Vol. 36, pp. 1855-1869, (2005).

15. Lee D., Santella M.L., "Thermal aging effects on the mechanical properties of as-cast Ni3Al-based alloy", Materials Science and Engineering A, Vol. 428, pp. 196-204, (2006).

16. Yu S., Wang C.Y., Yu T., Cai J., "Self-diffusion in the intermetallic compounds NiAl and Ni3Al: An embedded atom method study", Physica B: Condensed Matter, Vol. 396, pp. 138-144, (2007).

17. Ikeda T., Almazouzi A., Numakura H., Koiwa M., Sprengel W., Nakajima H., "Single-phase interdiffusion in Ni3Al", Acta Materialia, Vol. 46, pp. 5369-5376, (1998).

18. Divinski S., Frank S., Södervall U., Herzig C., "Solute diffusion of Al-substituting elements in Ni3Al and the diffusion mechanism of the minority component", Acta materialia, Vol. 46, pp. 4369-4380, (1998).

19. Chen S.J., Huang H.L., "Diffusion activation energies in face-centered cubic metals using the Morse potential function", Chinese Journal of Physics, Vol. 19, pp. 106-112, (1981).

20. Hargather C.Z., Shang S.L., Liu Z.K., Du Y., "A first-principles study of self-diffusion coefficients of FCC Ni", Computational Materials Science, Vol. 86, pp. 17-23, (2014).