無機(jī)鹽-鎂橄欖石復(fù)合相變蓄熱材料的制備與性能研究.pdf

1、本文綜述了復(fù)合相變蓄熱材料的蓄熱性能、組成結(jié)構(gòu)、制備工藝及其應(yīng)用范圍，通過探討鎂橄欖石在無機(jī)鹽介質(zhì)中的形成過程，采用原位反應(yīng)燒結(jié)法制備了無機(jī)鹽/鎂橄欖石復(fù)合相變蓄熱材料，研究了制備工藝參數(shù)對復(fù)合相變蓄熱材料性能的影響，并模擬了材料在相變過程中的溫度及熱應(yīng)力分布情況。
　　文章以分析純MgO、納米SiO2為原料，探討了Mg2SiO4在無機(jī)鹽介質(zhì)中的形成機(jī)理及其晶體長大過程，在此基礎(chǔ)上以燒結(jié)鎂砂、硅微粉為原料，無機(jī)鹽為相變材料，通過原

2、位反應(yīng)燒結(jié)法制備了無機(jī)鹽/鎂橄欖石復(fù)合相變蓄熱材料。研究了燒結(jié)溫度、保溫時間、無機(jī)鹽含量、種類及配比等因素對材料性能的影響，得出了該復(fù)合蓄熱材料的最佳制備工藝。采用XRD、SEM、TG-DSC等測試技術(shù)對制備的復(fù)合材料的物相組成、顯微結(jié)構(gòu)及蓄熱性能進(jìn)行了表征，通過平板導(dǎo)熱儀測定了材料的導(dǎo)熱系數(shù)，研究了材料在高溫使用過程中的荷重軟化溫度、抗折強(qiáng)度及彈性模量，并通過熱循環(huán)試驗研究了復(fù)合相變蓄熱材料的熱穩(wěn)定性。最后模擬了材料蓄放熱過程中的溫度

3、及熱應(yīng)力分布，得出了如下結(jié)論：
　　(1)以NaCl-KCl為反應(yīng)介質(zhì)，控制MgO/SiO2摩爾比為非化學(xué)計量比2:1.3時，700℃即可形成單相Mg2SiO4粉體，Mg2SiO4在無機(jī)鹽介質(zhì)中的形成過程由“溶解-沉淀”機(jī)制控制，主要經(jīng)歷成核和生長兩個階段，通過控制無機(jī)鹽含量及種類，可以調(diào)節(jié)產(chǎn)物的晶粒尺寸和顆粒形貌。
　　(2)以 NaCl-KCl混合鹽為介質(zhì)，通過原位反應(yīng)燒結(jié)法可以制備出具有一定強(qiáng)度的鎂橄欖石多孔陶瓷基體。

4、多孔陶瓷基體的氣孔率隨無機(jī)鹽含量的增大而增大，無機(jī)鹽含量為40％時，其顯氣孔率達(dá)到65%，耐壓強(qiáng)度約為6MPa。
　　(3)以NaCl-KCl混合鹽為相變材料，無機(jī)鹽含量為40%，1000℃下保溫5h所制備的復(fù)合相變蓄熱材料綜合性能較優(yōu)，相變潛熱為80.10 kJ/kg，蓄熱密度達(dá)263.19 kJ/kg(ΔT=100℃)，導(dǎo)熱系數(shù)為0.425~0.37 W/(m?K)(400~800℃)，荷重軟化開始溫度達(dá)1145℃，高溫彈性模