鋁合金高溫儲(chǔ)熱材料相變儲(chǔ)熱機(jī)理研究.pdf

1、隨著太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，儲(chǔ)熱材料的研究日益引起人們的關(guān)注。其中，鋁基合金高溫相變儲(chǔ)熱材料在相變溫度、儲(chǔ)熱密度、使用壽命、生產(chǎn)成本等方面更適合做太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)中的儲(chǔ)熱材料。本課題基于太陽(yáng)能發(fā)電站吸熱器中所用的儲(chǔ)熱材料，重點(diǎn)研究鋁合金相變材料及其相變儲(chǔ)熱機(jī)理。本文設(shè)計(jì)并制備了幾種不同成分的Al-Si-Cu-Mg-Zn系列鋁合金相變儲(chǔ)熱材料。運(yùn)用金相顯微技術(shù)和綜合熱分析技術(shù)等手段，對(duì)這幾種鋁合金相變儲(chǔ)熱材料的金相組織和儲(chǔ)熱量等進(jìn)行了測(cè)試

2、分析，主要研究各鋁合金的熱物理性能，及在熔化或凝固時(shí)各熔化相和析出相的成分，探索各相在相變儲(chǔ)熱時(shí)所起作用，并對(duì)這些Al合金在熔化和凝固時(shí)的析出相的價(jià)電子結(jié)構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)分析，從電子結(jié)構(gòu)層次揭示鋁合金高溫儲(chǔ)熱材料相變儲(chǔ)熱機(jī)理。主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如下：
　　 ⑴通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試與DSC分析Cu含量分別為5.9％、32.1％和47.3％(wt％)的Al-Cu合金的凝固潛熱變化規(guī)律，分析結(jié)果為Al-Cu合金的凝固潛熱分別為:274.7J/g、2

3、63.2J/g和257.8J/g，即隨Cu含量的增加凝固潛熱逐漸減小。
　　 ⑵通過(guò)DSC測(cè)試對(duì)不同合金成分的二元Al合金(Al-Si、Al-Cu，Al-Mg，Al-Zn等)的熔化潛熱變化規(guī)律進(jìn)行分析，得出Al-Si，Al-Cu，Al-Mg和Al-Zn合金在各自的極限固溶度時(shí)熔化潛熱依次減小，即鋁硅合金的熔化潛熱最大。
　　 ⑶運(yùn)用余式理論(EET)分析不同Si含量的鋁硅合金價(jià)電子結(jié)構(gòu)，固溶度范圍內(nèi)，α相最強(qiáng)共價(jià)鍵鍵能隨

4、Si含量的增加而增加。
　　 ⑷運(yùn)用余式理論(EET)分析不同Cu含量的鋁銅合金價(jià)電子結(jié)構(gòu)，計(jì)算得出α相的最強(qiáng)共價(jià)鍵鍵能隨Cu含量的增加而增大，并計(jì)算出θ相的最強(qiáng)共價(jià)鍵鍵能比α相的相應(yīng)值要大，兩相的鍵能和析出量直接影響Al-Cu合金的凝固潛熱。故從價(jià)電子結(jié)構(gòu)層次解釋了隨Cu含量的增加，析出α相逐減，θ相逐增，凝固潛熱逐減。
　　 ⑸運(yùn)用余式理論(EET)對(duì)Al-Si，Al-Cu，Al-Zn，Al-Mg等合金價(jià)電子結(jié)構(gòu)進(jìn)行