Nickelreaktivlot / Oxidkeramik-Fügungen als elektrisch ... - JuSER

49
(Gl. 6)
mit
und
2 2
M (1− υ )
b 2 ⎛ 1 1 ⎞
EB
=
⎜ ⎟
−
2E
2 ⎝ I2
Ic
⎠
3
h
3 3
2 h h ⎛ 3
h
⎞ 2 2 2
2
(h − κh
− μ(h
+ 2h h ))
I2 =
2 1 d 2 2 2 1 d 1 d
Ic
= + κ + μ
⎜
h h1
h h
⎟
d
12
1
3 3 ⎜
+ + −
3 d ⎟ 4(h2
+ κh1
+ μhd
)
⎝
⎠
2
2
E1(1− υ ) 2 Ed
(1− υ )
κ =
2
μ =
2
2
E2
(1− υ ) 1 E2
(1− υ )
d
E B Bruchenergie
M b Biegemoment
υ Querkontraktionszahl
E E-Modul
I Flächenträgheitmoment
h Substratdicke
In der von P.G. Charalambides publizierten Gleichung wird von einer konstanten Breite der
einzelnen Elemente ausgegangen. Da dies jedoch nicht der in dieser Arbeit überwiegend
eingesetzten Lotkonturbreite von 3 mm entspricht, wurde die Breite der Probe durch eine
quadratische Näherung, berechnet aus der Fügebreite und der Substratbreite, mit (3*7) ½ mm
angenommen.
4.5 Korrosions- und Temperaturwechselversuche
Mit Zyklen von jeweils 100 h Dauer wurde eine beträchtliche Anzahl an 20 x 10 mm großen
Fügeproben (Abb. 4-17) mit einer Lotfläche von circa 5 x 3 mm unter Luft oder Brenngas 400
oder 1000 h lang bei 800°C ausgelagert, ihre Massenzunahme mit einem Feinwägesystem
erfasst sowie der Korrosionsfortschritt anschließend in Querschliffen analysiert. Das gewählte
Prüfgas SOFC 80% FU (Tab. 4-8) simuliert die Brenngaszusammensetzung bei 80%
Brenngasausnutzung und entspricht dabei der in der SOFC-APU auf der Abgasseite
vorliegenden Gaszusammensetzung. Es stellt mit einer berechneten Kohlenstoffaktivität von
10 -2,94 und einem Sauerstoffpartialdruck von 10 -27,5 bar die voraussichtlich ungünstigsten
Bedingungen für metallische Dichtungskonzepte dar [167]. Die Aufheizung der Proben erfolgte
mit weniger als 25 min von Raumtemperatur auf 800°C schnell, deren Abkühlung durch eine
natürliche und langsame Ofenabkühlung.
Korrosionsproben
mit freitragendem MgO-Substrat
Korrosionsproben
mit MgO-Beschichtung
50 mm
Abb. 4-17: Die Korrosionsproben wurden in per CO 2-Laser vorgeschnittenen Platten zu je 10 Stück
verlötet und anschließend getrennt {Um die Belotungen vollständig einsehen zu können, wurden die
Substrate separiert und zum Teil gewendet}.