残余应力对固体氧化物燃料电池弹塑性性能的影响

摘要： 半电池结构NiO-YSZ/YSZ由于弹性模量不同和热膨胀系数不匹配,导致烧结过程中产生残余应力. 残余应力对于燃料电池的性能和使用带来一定的影响, 本文把残余应力引入到计算薄膜性能的逆向分析模型中, 建立了考虑残余应力影响的薄膜的纳米压痕分析模型. 利用纳米压痕方法测试了离双层材料界面不同距离处的载荷-位移曲线和相应的材料性能, 用本文建立的模型计算了不同点的性能的变化, 发现离界面越远, 电解质YSZ薄膜的硬度越大. 将热力分析得到的残余应力场作为压痕模拟的初始应力场, 计算三棱锥压头下压痕载荷-位移曲线, 结果显示考虑残余应力时的载荷-位移曲线更接近实验曲线, 并给出了残余应力下压痕形貌图, 发现有残余应力时的压痕形貌更深更大.