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高周波プラズマ溶射法による高温固体燃料電池の一貫作成プロセス開発

高频等离子喷涂高温固体燃料电池集成制造工艺开发

基本信息

批准号：
63603511
负责人：
吉田豊信
金额：
$ 2.05万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1988
资助国家：
日本
起止时间：
1988 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

高周波プラズマ溶射法の特徴を明確にする為、まず、SMAC法をベースとして溶融粒子の変形・凝固に関する数値計算を行った結果、凝固がほぼ変形後に始まること等を明らかにした。また、従来のプラズマ溶射法と比較して、接合界面で単位面積あたりの熱移動量が十倍程大きくなり、高温固体電解質ZrO_2-Y_2O_3(YSZ)溶射における接合・密着性における有利性を明らかにした。。Z、最適溶射粒子サイズ決定の為、溶射変形された板状粒子径Dと注入粒子径dの比(D/d)をパラメータとし、トーチ下端からの距離(L)・入力・溶射粒子の粒径等との関連について検討し、粒径75μm前後の粒体が適していることを見出した。更に、Ar-H_2プラズマ(入力50kw)により、平均粒径75μmのYSZ皮膜を堆積した場合、密度の5%程度の立方晶単相皮膜が得られた。今後更に高入力にFDSでの実験が強く要望される。また、溶射粒子-金属間の接合性を検討した結果、基板裏面温度400℃程度での最良の接合が得られた。これらのYSZ-金属間異種接合強度を測定する為、ニードルタイプの引っかき試験機により荷重を変化させ溶射粒子の剥離現象の検討により、応力的な数値評価は今後の課題であるが、相当高い総合力が得られることが見出された。界面のTEM観察によれば、異種接合の成因は、界面付近のYSZ微細化による歪緩程によるものと思われた。今後の課題として、粒子速度を任意に制御した研究が必要であるためハイブリッドプラズマの溶射への適応も検討した。予備実験によりかなり高密度な溶射層形成が可能であることを既に見出したので、今後系統的な実験を開始する予定である。又、溶射中又は冷却中のクラック発生等の欠陥検知法開発はSOFC一貫作成プロセスでは是非とも必要な技術で、現在AE波の溶射プロセスモニターへの応用を検討中である。

The characteristics of the high frequency radiation method are clearly defined as follows: the calculation results of the numerical values related to the shape and solidification of the molten particles by the SMAC method, and the calculation results of the numerical values related to the shape and solidification of the molten particles. Compared with the solution method, the heat transfer amount of the bonding interface is ten times larger than that of the single site area. The advantages of the solution method of high temperature solid electrolyte ZrO_2-Y_2O_3(YSZ) in bonding and adhesion are obvious. Z. The optimum particle size is determined by the ratio (D/d) of the particle diameter D to the particle diameter d. The relationship between the particle diameter D and the particle diameter d is discussed. Furthermore, when Ar-H_2-doped YSZ films with average particle size of 75μm and density of 5% were deposited, cubic phase films were obtained. In the future, we will continue to increase our efforts in FDS. As a result of the investigation of the bonding property between the solvent particles and the metal, the best bonding property was obtained at the temperature of 400℃ on the back surface of the substrate. The purpose of measuring the bonding strength between YSZ and metals is to investigate the peeling phenomenon of dissolved particles due to the change of load and the numerical evaluation of the bonding force. TEM observation of interfaces, formation of heterogenous joints, microfabrication of interfaces, etc. In the future, it is necessary to study the problem of particle velocity control. In preparation for the formation of a high density solution layer, it is possible to see it and to start the system in the future In addition, in the solution and in the cooling process, the development of the SOFC is not a necessary technology, and the solution of the AE wave is now in the process of discussion.