鋁合金高溫儲熱材料相變儲熱機理研究.pdf

1、隨著太陽能熱發(fā)電技術的發(fā)展，儲熱材料的研究日益引起人們的關注。其中，鋁基合金高溫相變儲熱材料在相變溫度、儲熱密度、使用壽命、生產成本等方面更適合做太陽能熱發(fā)電系統中的儲熱材料。本課題基于太陽能發(fā)電站吸熱器中所用的儲熱材料，重點研究鋁合金相變材料及其相變儲熱機理。本文設計并制備了幾種不同成分的Al-Si-Cu-Mg-Zn系列鋁合金相變儲熱材料。運用金相顯微技術和綜合熱分析技術等手段，對這幾種鋁合金相變儲熱材料的金相組織和儲熱量等進行了測試

2、分析，主要研究各鋁合金的熱物理性能，及在熔化或凝固時各熔化相和析出相的成分，探索各相在相變儲熱時所起作用，并對這些Al合金在熔化和凝固時的析出相的價電子結構進行系統分析，從電子結構層次揭示鋁合金高溫儲熱材料相變儲熱機理。主要研究內容及結果如下：
　　 ⑴通過實驗測試與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DSC測試對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熔化潛熱依次減小，即鋁硅合金的熔化潛熱最大。
　　 ⑶運用余式理論(EET)分析不同Si含量的鋁硅合金價電子結構，固溶度范圍內，α相最強共價鍵鍵能隨

4、Si含量的增加而增加。
　　 ⑷運用余式理論(EET)分析不同Cu含量的鋁銅合金價電子結構，計算得出α相的最強共價鍵鍵能隨Cu含量的增加而增大，并計算出θ相的最強共價鍵鍵能比α相的相應值要大，兩相的鍵能和析出量直接影響Al-Cu合金的凝固潛熱。故從價電子結構層次解釋了隨Cu含量的增加，析出α相逐減，θ相逐增，凝固潛熱逐減。
　　 ⑸運用余式理論(EET)對Al-Si，Al-Cu，Al-Zn，Al-Mg等合金價電子結構進行