用于太陽能發(fā)電的堇青石基低膨脹復相陶瓷材料研究.pdf

1、隨著經濟社會的發(fā)展，人類在享受著現代化的生活方式的同時也面臨著前所未有的能源危機、環(huán)境危機和發(fā)展危機。據世界能源委員會（WEC） 2004年能源調查傳統能源如石油、煤、天然氣，石油可開采年限40年、天然氣60年、煤炭200年。于是尋找新的替代能源成為現代科學界的研究熱點。太陽能熱發(fā)電是最可能引起能源革命、實現大功率發(fā)電、替代常規(guī)能源的最經濟手段之一。然而，塔式發(fā)電系統中熔融鹽的輸送對金屬管道有強烈的腐蝕作用，降低了管道的使用壽命。開發(fā)新

2、材料制備輸熱管道具有重大意義。 本文以合成的莫來石和堇青石為主要原料，添加微晶玻璃降低燒成溫度，提高材料力學性能及抗熱震性，研制出適用于太陽能熱發(fā)電輸熱管道的莫來石—堇青石復相陶瓷材料。采用SEM、XRD和EPMA等測試技術，對微晶玻璃、微晶玻璃結合堇青石、微晶玻璃結合莫來石及莫來石—堇青石復相陶瓷物理性能、相組成及微觀結構進行了分析測試。結果表明，復合微晶玻璃核化、晶化溫度分別為730℃和850℃。在730℃核化1h，850℃

3、晶化1h，1150℃晶化2h的微晶玻璃樣品中微晶發(fā)育較好，粒徑在1μm以下，主晶相為鋰輝石、堇青石和鎂鋁尖晶石，線膨脹系數（室溫～900℃）為2.65×10—6℃-1。微晶玻璃結合的堇青石陶瓷主晶相為堇青石和鋰輝石，微晶粒徑在1μm～2μm之間，最佳樣品為1270℃燒成的J3，抗折強度為61.90MPa；微晶玻璃結合莫來石研究表明，樣品的主晶相為莫來石、堇青石、鋰輝石和鎂鋁尖晶石，莫來石粒徑在5μm～10μm之間，微晶粒徑小于1μm，微

4、晶均勻地分布在莫來石晶粒間，樣品M1最佳燒成溫度為1290℃，抗折強度達到84.48MPa；莫來石—堇青石復相陶瓷研究表明，莫來石堇青石的最佳比例為4：1，通過在莫來石—堇青石復相陶瓷中加入Li—Mg—Al—Si系玻璃，可顯著提高了莫來石—堇青石復相陶瓷的強度并降低燒成溫度，1350℃燒制的莫來石—堇青石復相陶瓷MJ2，平均常溫抗折強度達到128.61MPa，抗熱震性較好，室溫～1100℃水冷3次出現裂紋，室溫～1100℃空氣中急冷7次

5、后強度沒有明顯變化，熱擴散系數（α）、比熱（cp）、和熱導率（λ）分別為：2.42×10—2c㎡/sec、7.72×10-1 J/g·K和3.94×10—2W/cm·K，熱膨脹系數（室溫～900℃）分別為：4.65×10—6/℃。XRD分析表明，樣品的主晶相為莫來石和堇青石，并有少量的鋰輝石，通過SEM觀察莫來石和堇青石結合良好，鋰輝石微晶尺寸在1μm左右，均勻分布在莫來石和堇青石顆粒間。 EPMA分析結果表明，樣品中莫來石、堇青石和微