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《大连理工大学》 2006年
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双极板材料非晶合金的晶化与强磁场改性

杨承波  
【摘要】:随着人类对环境问题的日益重视,作为一种高效、无污染的动力装置质子交换膜燃料电池(PEMFC)成为人们研究的热点。而双极板是电池的主要组件之一,占很高比重的制造成本,阻碍了它的发展。目前双极板常用材料主要有石墨和金属,石墨是传统的PEMFC双极板材料,存在机械性能较差、流道机加工困难、需用复杂的工艺措施解决介质渗透等问题。金属双极板已得到广泛关注,但金属双极板必须解决在电池阳极侧工作电位范围内的腐蚀问题和在阴极侧因氧化导致的接触电阻增加的问题。因此,寻找一种性能优良,价格便宜的双极板材料是一项非常重要而有意义的工作。 由于非晶合金的结构特性,产生了独特的机械性能、电性和耐腐蚀性。非晶合金很容易制成薄带,并且它在过冷液相区有很大的可塑性,容易用冲压的方法加工流场。经过改性它很有可能成为未来的燃料电池双极板材料。 本文对Ni_(60)Nb_((20-x))Ta_xTi_(15)Zr_5(x=0,5,10,15,20)系列非晶合金分别进行了结构分析、热分析、耐腐蚀性分析、导电性能和力学性能分析,发现当Ta完全代替Nb(即x=20)时有最好的热稳定性、玻璃形成能力和耐腐蚀性能,有最大的硬度;Ta含量的变化对导电性影响不大。我们得到Ni_(60)Ta_(20)Ti_(15)Zr_5是最适合作双极板的材料。利用等温退火法分析它的晶化过程,退火温度在750℃以下时产物为非晶相+Ni+Ni_(11)Zr_9+NiTa+Ni_(2.67)Ti_(1.33)+未知相。得到最适合的退火工艺是650℃保温30min。在10T强磁场下650℃30min退火得到了平均粒径为18.43nm,结晶度为15.12%的纳米晶材料。通过性能测试表明,强磁场退火提高了导电性,材料还有较好的耐腐蚀性能。最后本文分析了强磁场使晶粒细化与促进非晶晶化的原因。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TG139.8

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