Mg-Cu-Zn-Al-Si合金儲熱性能及其腐蝕性研究.pdf

1、儲熱技術是太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的關鍵技術。相變儲熱技術可解決能量在供求時間與空間上的匹配問題，有效提高能源的利用效率。合金相變儲熱材料相變潛熱大、導熱率高、性能穩(wěn)定、使用壽命長，在太陽能熱利用儲熱技術領域具有廣闊的應用前景。目前，國內(nèi)外對于Al基合金相變儲熱材料的研究相對成熟，而對Mg基合金相變儲熱材料的研究較少。
　　本文基于太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)對高溫相變儲熱材料性能的要求，設計制備了6種相變溫度范圍為450～650℃的Mg-Cu-Zn

2、-Al-Si合金高溫相變儲熱材料。對合金材料微觀組織、質(zhì)量密度、熱膨脹性、相變溫度、相變潛熱等熱物性能進行了分析，研究合金材料的微觀結(jié)構(gòu)及熱物性能的影響機制。選取310S不銹鋼、304不銹鋼為容器材料，研究Mg-25Cu-15Zn-8Al-6Si合金材料對容器材料的高溫腐蝕性。
　　通過X射線衍射法分析合金材料的物相，結(jié)合物相測定結(jié)果與金相顯微圖分析合金微觀組織，結(jié)果表明，Mg-Cu-Zn-Al合金內(nèi)部組織主要由α-(Mg)相、M

3、gZn相、CuMg2相、CuAl2相以及MgCuAl2相組成，且隨Al含量升高，MgCuAl2相逐漸增多，CuAl2相逐漸減少；添加Si后，有Mg2Si相生成。采用流體靜力學法對合金的質(zhì)量密度進行測定，結(jié)果表明，Mg-Cu-Zn-Al合金質(zhì)量密度隨Al含量升高呈增大趨勢；Mg-Cu-Zn-Al-Si合金質(zhì)量密度隨Si含量升高而增大。利用熱膨脹儀測定合金的線膨脹系數(shù)，結(jié)果表明，在40～440℃之間，合金平均線膨脹系數(shù)均在2.9214×10

4、-5～3.1707×10-5K-1范圍內(nèi)，合金中Al、Si含量越高，平均線膨脹系數(shù)越小。采用差示掃描量熱法分析合金的相變溫度及相變潛熱，結(jié)果表明，試驗制備的6種合金材料的相變溫度范圍均在預期的450～650℃之間，相變潛熱均大于200J/g，滿足太陽能熱利用高溫儲熱系統(tǒng)對工作溫度及儲熱量的要求。
　　310S不銹鋼、304不銹鋼在熔融Mg-25Cu-15Zn-8Al-6Si合金中浸蝕277小時后，腐蝕程度基本達到飽和。304不銹鋼

5、腐蝕層厚度(0.122mm)比310S不銹鋼腐蝕層厚度(0.155mm)低21.3％，310S不銹鋼、304不銹鋼的腐蝕速率分別為4.47μg·mm-2h-1、3.49μg·mm-2h-1,304不銹鋼耐熔融Mg基合金的腐蝕性能明顯優(yōu)于310S不銹鋼，304不銹鋼是Mg-Cu-Zn-Al-Si合金容器材料的最佳選擇。
　　通過本文研究，Mg-Cu-Zn-Al-Si合金相變儲熱材料在儲熱性能、腐蝕性方面具有較大優(yōu)勢，這為Mg-Cu-