过程工程学报 ›› 2026, Vol. 26 ›› Issue (7): 781-791.DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225303
张印1,2, 孙小明1,2*, 马宏2, 孙国梁3,4, 张伟刚1,2,3,4*
Yin ZHANG1,2, Xiaoming SUN1,2*, Hong MA2, Guoliang SUN3,4, Weigang ZHANG1,2,3,4*
摘要: 固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell, SOFC)连接体对电堆性能的稳定性至关重要。传统连接体材料如不锈钢或导电陶瓷存在高温抗氧化性差、质量过重或难加工等问题。为此,本研究设计并制备了一种新型叠层陶瓷复合材料(LaB6-hBN/TiB2-hBN/LaB6-hBN),研究了其高温抗氧化性及导电性能。采用放电等离子烧结(SPS)工艺,通过控制粉体成分和添加顺序,成功制备具有层状结构的复合材料:上下表层以LaB6-hBN为主体,提供良好的抗氧化与高温导电性能;中间层以TiB2-hBN为主体,赋予材料良好的力学与可加工性能。研究结果表明,叠层样品A2 (上下表层成分:7.5vol% LaB6+2.5vol% hBN;中间层成分:40.0vol% TiB2+40.0vol% hBN)抗氧化性能显著,在600℃氧化100 h后仍保持约3 S/cm的高温电导率,且氧化后材料抗压强度和应变可达450 MPa和1.67%,同时具备良好的可加工性。分析表明,上下表层的LaB6在600℃氧化100 h后未发生明显氧化,中间层的TiB2氧化生成的TiO2分布在近表面20 μm范围内,有效抑制了进一步氧化,界面层富集hBN的hBN-TiB2-LaB6结构保证了界面处的导电通路。本研究为SOFC连接体材料的开发提供了新的设计思路,证实了通过多层结构实现抗氧化、导电与力学性能协同优化的可行性。