铝硅高温相变储热材料显微组织与储热性能研究

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高温热处理对Al_(x)CoCrFeNi(0.5≤x≤0.8)高熵合金微观组织及力学性能的影响

高温热处理对Al_(x)CoCrFeNi(0.5≤x≤0.8)高熵合金微观组织及力学性能的影响

高温热处理对Al_(x)CoCrFeNi(0.5≤x≤0.8)高熵合金微观组织及力学性能的影响曹雷刚;王帆;侯鹏宇;杨越;崔岩【期刊名称】《材料工程》【年(卷),期】2024(52)1【摘要】采用电弧熔炼法制备Al_(x)CoCrFeNi(0.5≤x≤0.8)高熵合金,研究1100℃高温热处理对合金微观组织和力学性能的影响。

结果表明:铸态合金依次呈现为FCC枝晶组织(x=0.5和0.6)、类共晶组织(x=0.7)和BCC/B2枝晶组织(x=0.8)。

相应地,合金屈服强度和抗拉强度分别由291 MPa和733 MPa(x=0.5)提升至1004 MPa和1423 MPa(x=0.7),伸长率由39.7%(x=0.5)降低至6.8%(x=0.7)。

经1100℃高温热处理,FCC枝晶相脱溶析出大量棒状B2相,可以提升合金强度,而BCC/B2调幅组织转变为FCC和B2双相组织(FCC相含量增加),可以提升合金塑性。

因此,以FCC枝晶组织为主的Al0.5CoCrFeNi合金高温热处理后屈服强度和抗拉强度分别提升至370 MPa和866 MPa,伸长率降低至30.1%。

相比而言,Al0.6CoCrFeNi合金调幅组织体积分数有所增加,两种相变对合金组织和性能影响均较大,故而热处理态合金力学性能基本不变。

Al0.7CoCrFeNi和Al0.8CoCrFeNi合金调幅组织体积分数更高,热处理态合金均表现为FCC和B2双相组织,合金塑性提升,强度降低。

其中热处理态Al0.7CoCrFeNi合金伸长率提升至14.2%,屈服强度和抗拉强度分别降低至586 MPa和1092 MPa。

【总页数】10页(P249-258)【作者】曹雷刚;王帆;侯鹏宇;杨越;崔岩【作者单位】北方工业大学机械与材料工程学院【正文语种】中文【中图分类】TG113【相关文献】1.时效处理对Al_(0.5)CoCrFeNi高熵合金微观组织和力学性能的影响2.退火温度对CoCrCu_(0.5)FeTi_(0.5)Al_(x)高熵合金微观组织与耐腐蚀性能的影响3.热处理对Al_(0.5)CoCrFeNi高熵合金钎焊接头组织及性能的影响4.热处理对Al_(0.5)CoCrFeMn_(0.3)Ni高熵合金微观组织和力学性能的影响5.Al_(x)CoCrFeNi高熵合金黏结剂对Ti(C,N)基金属陶瓷微观结构和高温抗氧化性能的影响因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

相变储能材料的研究及应用_张静

相变储能材料的研究及应用_张静

相变储能材料的研究及应用张 静,丁益民,陈念贻(上海大学化学系熔盐化学研究室,上海 200436)摘 要:综述了相变储能材料的研究进展和实际应用。

介绍了相变材料的分类以及各类相变材料的性能、储能机理和优缺点;介绍了一些新型的相变材料,并结合实例探讨了相变材料在太阳能利用、建筑节能等领域的应用;展望了未来相变材料的发展方向和应用前景。

关键词:相变材料;热能储存;温度控制;太阳能中图分类号:TK 02 文献标识码:A 文章编号:1008-858X(2005)03-0052-060 前 言相变过程一般是一等温或近似等温过程,相变过程中伴有能量的吸收或释放,这部分能量称为相变潜热,利用相变过程的这一特点开发了许多相变储能材料。

与显热储能材料相比,潜热储能材料不仅能量密度较高,而且所用装置简单、体积小、设计灵活、使用方便且易于管理。

另外,它还有一个很大的优点,即这类材料在相变储能过程中,材料近似恒温,可以以此来控制体系的温度。

利用储能材料储能是提高能源利用效率和保护环境的重要手段之一,可用于解决热能供给与需求失配的矛盾,在能源、航天、军事、农业、建筑、化工、冶金等领域展示出十分广泛和重要的应用前景,储热材料的研究目前已成为世界范围内的研究热点。

相变储能材料的相变形式一般可分为四类:固)))固相变、固)))液相变、液)))气相变和固)))气相变。

由于后两种相变过程中有大量气体,相变物质的体积变化很大,因此,尽管这两类相变过程中的相变潜热很大,但在实际应用中很少被选用。

与此相反,固)))固相变由于体积变化小,对容器要求低(容器密封性、强度无需很高),往往是实际应用中希望采用的相变类型。

有时为了应用需要,几种相变类型可同时采用。

相变储能材料按相变温度的范围分为高温(大于250e )、中温(100~250e )和低温(小于100e )储能材料;按材料的组成成分又可分为无机类、有机类(包括高分子类)及无机)))有机复合相变储能材料。

相变储能材料及其应用研究进展

相变储能材料及其应用研究进展

相变储能材料及其应用研究进展陈颖;姜庆辉;辛集武;李鑫;孙兵杨;杨君友【摘要】人类在面临化石能源枯竭的同时,对能量的利用率依然还停留在较低的水平.因此,在大力发展新能源的同时,着力研发节能环保新材料新技术具有十分重要的意义.相变材料(phase-change materials,PCM)是一种节能环保的储能材料,它在蓄热与温控等领域具有大规模商业应用的潜力.本文首先对相变储能材料的基本特征、工作原理以及分类等方面作了简要的介绍;并就相变储能材料在温控与蓄热等领域的应用与发展情况进行了具体的分析,指出了PCM的性能是制约其深入广泛应用的主要技术障碍.在此基础上,详细评述了PCM存在的主要问题以及针对这些问题开展的相关研究工作和最新发展动态,指出通过功能复合等新技术优化材料性能、设计新材料体系、拓展新的应用领域将是相变储能材料未来的主要发展方向.【期刊名称】《材料工程》【年(卷),期】2019(047)007【总页数】10页(P1-10)【关键词】相变材料;相变储能;热管理;蓄热;节能【作者】陈颖;姜庆辉;辛集武;李鑫;孙兵杨;杨君友【作者单位】华中科技大学材料科学与工程学院,武汉430074;华中科技大学材料科学与工程学院,武汉430074;华中科技大学材料科学与工程学院,武汉430074;华中科技大学材料科学与工程学院,武汉430074;华中科技大学材料科学与工程学院,武汉430074;华中科技大学材料科学与工程学院,武汉430074【正文语种】中文【中图分类】TK11随着全球人口的快速增长和经济发展,石油天然气等不可再生能源日益枯竭,能源危机日趋严重[1]。

然而,在能源的开采与利用过程中,能量利用率低的问题却依然没有有效的解决办法。

例如,燃油汽车中,燃料中50%以上的能量以废热的形式散失到空气中[2];工业生产中,大量的热量以余热的形式耗散[3]。

能量以热的形式散失到空气,在造成资源损耗的同时,引起全球气候变暖。

相变储热材料

相变储热材料

相变储热材料相变储热材料是一种能够在相变过程中吸收或释放大量热量的材料,广泛应用于太阳能热能储存、建筑节能、电力系统调峰等领域。

相变储热材料利用物质在相变过程中吸收或释放的潜热来实现热储存和释放,具有储热密度高、储热温差小、循环稳定性好等优点,因此备受关注。

常见的相变储热材料包括蓄热水、蓄热混凝土、相变蜡等。

其中,相变蜡因其熔点明确、热储存密度大、循环稳定性好等特点,成为相变储热材料中的热门产品。

相变蜡的主要成分是石蜡或蜂蜡,其在固态和液态之间的相变过程可以吸收或释放大量热量,因此被广泛应用于太阳能集热系统、建筑节能材料、电力系统调峰等领域。

相变储热材料的性能对其应用效果起着至关重要的作用。

首先,相变储热材料的相变温度应与应用系统的工作温度相匹配,以确保在需要释放热量时能够准确释放。

其次,相变储热材料应具有良好的循环稳定性,能够经受多次相变循环而不发生明显的性能衰减。

此外,相变储热材料的热导率也是影响其应用效果的重要因素,高热导率可以加快热量的传输速度,提高系统的热效率。

在实际应用中,相变储热材料的设计和制备也是至关重要的。

首先,需要根据具体的应用需求选择合适的相变储热材料,包括相变温度、热储存密度、循环稳定性等指标。

其次,需要设计合理的储热结构,确保相变储热材料能够充分接触传热,并且能够在相变过程中保持稳定的温度分布。

最后,制备工艺也需要精益求精,以确保相变储热材料具有良好的物理结构和热物性。

总的来说,相变储热材料作为一种高效的热能储存和释放方式,在太阳能热能储存、建筑节能、电力系统调峰等领域具有广阔的应用前景。

随着科技的不断进步,相变储热材料的性能和制备工艺也在不断提升,相信其在未来会有更加广泛的应用。

相变储热材料的发展将为推动清洁能源利用和建筑节能领域的发展做出重要贡献。

相变储热材料研究进展PPT课件

相变储热材料研究进展PPT课件

高的技术要求。
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7
研究目标:
研究开发出高储 能密度、性能稳定、 热导率高的中温相 变储热材料。选定 锡(Sn)、铋(Bi)、 铅(Pb)、锌(Zn) 等低熔点合金相变 储能材料作为研究 对象。
研究内容
①开发相变温度在100-300℃, 单位体积相变潜热大于300J/cm3 的低熔点二元合金相变储热材 料。
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有机相变储热材料有良好的 固体成型性、对储热室的腐 蚀性小、对人体几乎无毒等 优点,但该类材料也存在导 热性能差,使得在吸收和释 放能量过程中传热效率低, 从而降低系统的使用效率, 且储热密度小、温度升高易 挥发、易燃烧甚至爆炸或暴 露在空气中易氧化、老化等 问题。
6
课题组研究 方向和问题:
金属合 金相变 储热材 料
环境污染、 能源紧缺
矿物燃料的燃烧造 成环境污染和能源 紧缺两大问题。
太阳能利用成为新 趋势之一。
太阳能热发电与 储热材料
由于受天气等自然条 件影响,收集到的太 阳辐射具有非连续、 非稳态的特点,使得太 阳能的利用缺乏可控 性。
储热材料可以储存太 阳能,在适当的时候 释放热量,保证供电 供热装置持续稳定工 作。
相变储热 材料
理想的相变材料应具备 的条件:
①合适的相变温度,较 大的相变潜热;
②无毒,无腐蚀,不易 燃且价格低廉;
③导热率高,利于快速 储存和释放热量;
④热稳定性好,长期熔 化/凝固热循环后储 热性能衰减小;
⑤储热密度高,应具有 较大的比热容和化 学反应热效应。
二、研究内容和问题
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4
相变储热材料:利用材料在相变时吸热和放热的现象,
储热材料。太阳能热水系统(≤80℃)等领域的应用,

铝硅合金热稳定性能的试验研究

铝硅合金热稳定性能的试验研究
次数 可达 7次 , 一次 循环 约 3h . 图 1为 自制 的热 循 环装 置 , 热 装 置 的 内部 是 加
在太 阳能热发 电领 域 , 硅 合 金 是 一 种 较 为 理 铝 想 的高温 相变储 热材 料 . 在反 复 的热循 环 过程 中 , 必 须 保证 铝硅合 金 的热稳 定 性. 文将 研 究 铝 硅 合 金 本 在 长期 的熔 化 一凝 固过 程 中热稳 定性 能 的变化 .
第2 6卷 第 4期
20 09年 1 2月
广 东工 业大 学学 报
J u n l fGu n d n ie st fTe h oo y o r a a g o g Un v ri o c n l g o y
Vo J 6 No 4 l2 .
De e c mbe 00 r2 9
1 试 验 过 程
1 1 试 验材 料 .
储热 材 料选 用 广州 铝 材 厂 生 产 的 Z 1 2合 金 , L0 做 了化学 成 分分 析 , 得 含 s 量 1 . 7% ( 量 分 测 i 20 质 数 ) 表 1 出 了 Z 12合 金 的标 准 主 要 化 学成 分 . , 列 L0 表 2列 出了 Z 1 2合 金 的主要 热物 性参 数 . L0
直 径 16m 高 2 6Im 的不 锈 钢罐 , 内分别焊 有 2 m, 7 l T 罐
直 径 为 4 m、 为 2 2mm 和 直 径 为 7 m 高 为 0m 高 7 m、 10mm 的 4根不 锈钢 管 , 的 2根钢 管分 别 用来 安 8 大 置 10 0W 的单 杆 加 热 芯 , 的 钢 管 分 别 用 来 放 置 0 小 直 径为 3 2mm 的 标 准 镍 铬 一镍 硅 热 电偶 , 罐 与 . 在 管 之 间浇入 铝硅 合 金 , 不锈 钢 罐 的 外 面是 硅 酸 铝 保 温 纤维 , 不锈 钢 罐 大小 和加 热 棒 功 率 大小 之 问 的 选

铝基金属相变材料储热研究进展

铝基金属相变材料储热研究进展

大的灵活性,扩展了相变材料的应用场景。
铝在高温下对铁基等多种材料的腐蚀性是铝作为高温
相变储热材料在工业应用中最不能忽视的一个问题。系统升
至高温时,铝基金属发生相变变成液态铝,会迅速与铁基材
料以及大部分金属发生反应,不仅会腐蚀铁基容器,还会对 液态铝造成污染 [6]。为了解决这一问题,制备出性能能够满
1 引言 2022 年,中国工程院在创新与新兴产业发展国际会议
上,发布了《我国碳达峰碳中和战略及路径》[1]。其中,能源 一直是“双碳”目标实现的重要一环,面对有限的不可再生 能源消耗,除了加紧对可再生能源的开发,对能源的储存也 至关重要。储能技术可以提高能源的利用效率,从空间和时 间上对能源更好的分配利用,从而降低生产成本以及节约能 源。热能作为能源利用中最基本、最主要的形式,在工业中 占据重要地位。因此,储热技术已经成为当下热点。
4 世界有色金属 2024年 2月下
M 冶金冶炼 etallurgical smelting
的研究有着积极意义。
2 材料性能
铝的熔点为 660.2℃,相变焓为 395.4J/g,明显高于目
前 熔 盐 罐 常 用 的 无 机 盐(Na2SO4-SiO2,相 变 焓 80J/g), 也相较于其他金属(镁,相变焓为 376.8J/g、锌,相变焓为
此外,AlN 等陶瓷也能作为铝基金属微胶囊的外壳。微 胶囊的外壳能够在高温工作条件以及多次热循环下不与相 变材料发生反应,也能保证相变材料不发生泄露。
足应用需求的高温相变储热的铝基金属相变材料的研究在
近年来备受关注。
3 制备方法 为了解决高温下铝对铁基高腐蚀性、以及液态铝流动性
等影响,目前采用的解决方法均为对作为相变材料的铝基金 属进行封装,常用的方法有微胶囊法、混合烧结法以及宏观 封装法。 3.1 微胶囊法

Al-Si相变材料的研究与应用

Al-Si相变材料的研究与应用

摘要:铝硅合金相变储能材料吸放热过程中,储能密度大,过冷度小,导热率高,反复相变并长期性能稳定,因而在高温储热方面具有广泛的用途。

关键词:Al-S i相变材料;液态腐蚀;相容性中图分类号:TG335 文献标识码:A文章编号:1009-2374(2010)34-0052-02金属材料用于相变储热的构想,在20世纪初,就有人提出过,但对这一构想展开系统研究则是在20世纪70年代后期,作为太阳能利用的储热而展开。

铸铁、钢铁的热容大、导热系数高、储能密度大,但相变温度偏高,而被用作高温显热储蓄。

而铝基多元合金,由于价格适中,来源广泛,作为储热材料得到了较深入的系统研究。

由于金属储热材料的相变温度较高,且高温稳定性较强,多用于太阳能热电站、工业热储蓄(如干燥)、民用采暖与供热,以及钢铁、冶金、玻璃、水泥、机械工业用的窖炉和加热炉的热贮存。

1 Al-Si相变储能材料俄罗斯人Chern eeva等开展了金属相变储热的研究。

对Al-Si-Cu、Al-Si-Mg-Cu、Al-Si、Al-Ni等共晶合金,以及Al-Si-Mg和Al-Si-Ni系的某些合金的热物性研究后,他们将实验结果与无机盐相变材料的热数据比较后,认为合金的热容高达1600kJ/L,且热导率和稳定性良好,高温的储热性能明显优于无机盐。

Zhu ze等人用DSC对熔点在600~900K之间的Al-Si、Al-Si-Cu、Al-Si-Mg等共晶合金的熔化热进行了测量,结果也表明,与其它相变材料相比,合金的储能容量大。

Balychev等人对金属储热材料的研究表明,较其它高温蓄热材料,共晶合金的储热优势明显。

特别是Al-Si系的Al-12%Si共晶合金,熔化温度只有577℃,相变潜热高达515kJ/K g,且导热系数高。

广东工业大学张仁元教授、孙建强等对Si含量为10%~13%的Al-Si合金研究了其在不同热循环条件下的相变储热性能。

清华大学刘靖、张寅平等对高温相变材料铝硅合金AlSi12、AlSi20的相变温度和潜热进行了分析测定,实验结果表明,相变材料AlSi12相变温度适中而潜热大,可作为蓄热介质来储存太阳能。

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2 实验结 果与分析
2.1 储 热 材料 的物 相分 析 不 同硅含 量 的 A1一si合 金 储热 材 料 的 XRD谱
线 及其 相分 析如 图 1所 示 ,从 图 1可看 出 :四种 A1一 Si合金储热材料都是 由 o【(A1)及硅相组成 ,si含量 的变化 ,合 金 中的物 相种类 基 本 不 变 ,只是 在 量 上有 一 些变 化 。 由 A1一si合 金 的相 图 可 知 :A1—7Si合 金 的主要 组 成为 0【(A1)+共 晶 <仅(A1)+Si>;A1— 13Si合 金 、A1—16Si合 金 和 A1—20Si合金 的主要 组 成 均为初 晶硅 +共 晶 <仅(A1)+Si>;理 论上 在铝 硅 共晶点 时 A1—12.6Si合金 的主要组成 为共 晶 <o【
随着 太 阳能热 发 电技术 在 世界 范 围 的兴起 与迅 速 发 展 ,储 热 材 料 的研 究 与 应 用 具 有 越 来 越 重 要 的 现 实 意义 。其 中 ,铝 硅 合 金 高 温相 变 储 热 材 料 在 相 变 温度 、储 能密 度 、使 用 寿命 等方 面均 适 合 于太 阳能 热 发 电储热 系统 的要 求 ,且 具 有 较 好 的综 合 储 热 性 能 ¨ J。黄志 光 等 对 铝 基 合 金 的热 物 性 研 究 表 明 :A1一Si—Mg合 金 的储 热 能 力 最 好 ,A1一si—cu 合金使用寿命最长 ,Al—si合金则兼具储热能力 、使 用 寿命 和 经 济 性 。邹 向 等 人 的研 究 表 明 :A1— 13Si合金 在 经 过 反 复 的 720次 熔 融 一凝 固热 循 环 后 ,其 相变潜 热 由 505 kJ/kg下 降至 452 kJ/kg,降 幅 只有 10.5% ,而相 变 温 度则 基 本 保 持稳 定 。张 仁 元 等 人 ¨ 的研究 表 明 :Al—Si合 金 成 分 和结 构 的变 化 对材 料 的储 热 性 能影 响较 小 ,在 长 期 的 热 循 环 过 程 中有 良好 和稳 定 的储 热性 能 。 由此 可 见 ,设 计 的 高 温相 变 储 热 材 料 未 来 将 应 用 于 太 阳 能 热 发 电系 统 ,因此 相 变储 热 材 料 应 满 足 :(1)相 变 温 度范 围在 400~800℃ 之 间 ;(2)单 位 体 积 的储 热 量 尽 量 大 。 因此 作 者在 国 内外 学 者 对 A1一Si合 金 研 究 的 基础 上 ,设计 了四种不 同成 分 的 A1一si合 金 储 热 材 料 ,并综 合考 虑 相 变 潜 热 储 热 和材 料 在 升 温 引起 的 显热 储热 以及 材 料 的密度 等 因素 ,分 析 了 A1一si合 金储 热材 料 的 显 微 组 织 和 储 热 性 能 ,以期 对 太 阳 能
利用 D/max 2500型 x射 线 衍 射 仪 对 试 样 进 行 物 相分 析 ,对 所得 的 XRD衍射 谱 ,使 用 MDI Jade 5.0 软件 进 行 分 析 ;采用 装 配 有 能谱 仪 的 Sirion200场 发 射扫 描 电镜 对 其进 行 显 微 组 织形 貌 分 析 ;采 用 差 示 扫描 量热 分析 仪 STA一449C对 所 制备材 料 的储热 性 能进 行精 确测 量 ,测 试 温度 范 围为 室 温约 800℃ ,保 护气 氛为 氩气 ,升 温速 度为 10 ̄C/min。
摘 要 :采用 x射线衍射分析 (XRD)、扫描 电子显微分 析(SEM)、差示 扫描量热 分析 (DSC)等现代 分 析手 段 ,对 四种不 同成分 的铝硅高温相变储热材 料的微 观组织 、相 变温度 、储热性 能等 进行 了研 究 。结 果 表 明 :四种 储 热 材 料 的 相 变 温 度 均 处 于 550—650℃ 之 间 ,且 相 变 潜 热 都 在 300 J/g以 上 , A1—13Si共 晶合金储热材 料单 位质量储热量达 1 085.4 J/g,单位体 积储 热量达 2 898.0 J/em,具 有 较好 的储 热性能。 关 键 词 :相 变储 热 材料 ;铝 硅 合 金 ;储 热 性 能 中 图 分 类 号 :TG146.2 文 献 标 识 码 :A 文 章 编 号 :1003—5540(2013)02—0051—04
第 29卷 第 2期 2013年 4 月
湖 南有 色金 属
HUNAN N0NFERROUS METALS
5l
铝硅高温相变储热材料显 微组织与储热 性能研 究
陈举 飞 ,崔学敏 ,彭小燕 ,段雨露 ,徐 国富
(1.中南大学 材 料科 学与工程 学院,湖南 长 沙 410083; 2.有 色金 属 材 料 科 学 与 工 程 教 育部 重 点 实验 室 ,湖 南 长 沙 410083)
第 2期
陈举 飞 ,等 :铝硅 高温相 变储 热材料 显微 组 织与储 热 性 能研 究
53
2.3 储 热材 料单 位质 量 的储热 性 能 A1—13Si合金 的综合热分析 曲线如 图 3所示 ,
基金项 目:长沙市产学研合作 重点基 金资助项 目(K1003120—31) 作 者 简 介 :陈 举 飞 (1988一 ),男 ,工 学 硕 士 ,从 事 高 性 能 铝 合 金 的
研 பைடு நூலகம் 。
热发 电技 术 的推 广应 用提供 参 考 。
1 实 验 材 料 及 方 法
结合 相关 铝 合 金 的 相 图 ,实 验 以 铝 锭 和 铝 硅 中 问合 金为 原料 ,将 炉料 在井 式 电 阻炉 中熔 炼 ,采 用 金 属 型重力 铸造 ,设计 制 备 出 了 四种 A1一si合金 储 热 材料 ,分 别 为 :A1—7Si合 金 、A1—13Si合 金 、A1— 16Si合金 和 A1—20Si合 金 。
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