CC BY
2МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НОВОЙ ОТЕЧЕСТВЕННОЙ ФЕРРИТНОЙ СТАЛИ Х24 ДЛЯ ТОКОВЫХ КОЛЛЕКТОРОВ БАТАРЕЙ ТВЕРДООКСИДНЫХ
ТОПЛИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
Родионова С.Д., Деменева Н.В., Орлов В.И., Когтенкова О.А., Бредихин С.И.
ИФТТРАН, г. Черноголовка, Россия [email protected]
Для изготовления токовых коллекторов твердооксидных топливных элементов хрома 22-24 масс.% (Crofer 22 АРи(Н) (Германия), АШ 441 (США/Китай), ZMG 232 (Япония)). Данный материал обладает близким к другим частям батареи ТОТЭ КТР Исследование отечественных аналогов приведенных марок сталей показало их непригодность для использования в качестве материала токовых коллекторов ТОТЭ [1]. Поэтому по техническому заданию ИФТТ РАН в АО «НПО «ЦНИИТМАШ» методом тигельной плавки была изготовлена специальная отечественная сталь Х24.
Целью данной работы было сравнение механических свойств немецкой стали Crofer 22 АРи и специальной отечественной стали Х24, близкими по химическому составу.
Механические испытания проводили методом микроиндентирования и методом растяжения при комнатной температуре и рабочей температуре 850 °С. Микротвердость измеряли по методу Виккерса на шлифованных и полированных образцах в виде дисковдиаметром 15 мм и толщиной 1,5 мм при нагрузке 200 г. Среднее значениемикротвердости для Crofer 22 АРи составляет 162 НУ, а для Х24 - 179 НУ. Значениядля отечественной стали несущественно выше, чем у Crofer 22АРи, что может бытьсвязано с отсутствием предварительного отжига стали Х24 при изготовлении.
Испытания на растяжение проводи ли на шлифованных и полированных плоских образцах в виде лопаток с длиной рабочей части 20 мм со скоростью деформирования 0,2 мм/мин. На диаграммах растяжения при комнатной температуре для стали Х24 наблюдается характерный зуб текучести, следовательно можно выделить верхний предел текучести - 294 МПа и нижний - 291 МПа. Предел прочности для Х24 составляет 461 МПа, модуль Юнга - 221 ГПа. Для образцов стали Crofer 22 АРи не наблюдается ни зуба текучести, ни площадки текучести, что позволяет определить условный предел текучести (00.2), который составляет в данном эксперименте 324 МПа, а предел прочности - 419 МПа, модуль Юнга - 199 ГПа.
Также были построены диаграммы растяжения образцов стали Х24 и Crofer 22 АРи при рабочей температуре ТОТЭ 850 °С и начальной скорости деформирования 0,5 мм/м ин. Предел прочности для образца ста ли Х24 составляет 21 МПа, а для образца стали Сп^ег 22 АРи - 23 МПа.
Из проведенных экспериментов можно сделать вывод, что показатели прочности и твердости у стали Crofer 22 АРи и Х24 отличаются незначительно, однако сталь Х24 более пластичная, поэ тому будет лучше поддаваться металлообработке при изготовлении деталей токовых коллекторов батарей ТОТЭ/ ТОЭлЭ.
Список литературы
[1] О.В. Пикалов, Д.В. Матвеев, М.Н. Левин, Н.В. Деменева. Особенности окисления ферритных хромистых сталей, рассматриваемых в качестве материалов для токовых 249 коллекторовтвердооксидных топливных элементов//Черные металлы. - 2020. - № 10.-С. 1015.
