【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種儲熱合金材料及其制備方法和用途。
技術介紹
1、隨著不可再生能源的大量消耗，新能源的開發與利用成為研究的重點。儲熱系統能夠解決太陽能能源間歇性問題，避免電力輸出發生波動，提高對太陽能的有效利用率。目前，鋁硅合金(al-si)以其低價格和較高的相變潛熱在金屬基相變儲熱材料中得到普遍關注。鋁硅合金的導熱性能決定了材料在相變過程中的傳熱效率。鋁硅合金的導熱系數越大，材料內部能量傳輸效率就越高，越能降低出現固液相界面流動阻力增大和熔化不均勻等問題的風險。導熱系數大的鋁硅合金在相同的時間內可以實現更多次數的熔化凝固吸放熱循環。
2、但是，鋁硅相變儲熱材料在實際的應用環境中也存在兩方面的問題，影響它的使用效率和服役時間。一方面，在經歷反復熔化凝固吸放熱循環之后，鋁硅相變儲熱材料的熱物性能會衰退；另一方面，鋁硅相變儲熱材料使用溫度約600℃，高溫環境使得鋁硅合金氧化速率明顯提升，氧化物層結構變得疏松，并隨著加熱時間的延長出現失穩氧化的情況。這些都將會影響鋁硅相變儲熱材料在工程應用中的推廣。
3、有研究發現，將微量er添加到al-12si、al-14si、al-16si合金中，能夠細化這些合金中的初生si相，并生成er2al3si2金屬間化合物。將微量y添加到alsi13cu3ni2mg0.5合金中，導致共晶si相從粗片狀或針狀細化為纖維結構，合金的平均二次枝晶間距較原始合金降低了64.6％。將微量ce添加至共晶alsi20合金中，可誘導初晶si相由多邊形星形狀細化為細小的塊狀。這些研究主要涉及對si含
4、cn103451489a公開了一種稀土元素釤合金化鋁硅合金，各組分的重量百分比是：硅為9.0～9.8％，釤為0.05～0.4％，余量為鋁。將石墨坩堝中al-si合金加熱至熔化后，在770～790℃溫度下按上述重量百分比加入釤或鋁-釤中間合金，保溫5～8分鐘；對上述合金熔體在超聲強度為10～38w/cm2、超聲處理時間總計為3～8分鐘、每次超聲時間為20～30秒、間歇時間20～30秒的條件下施加間歇超聲處理；然后將合金熔體降溫至720～740℃，保溫31～180分鐘后在40～65℃/min的冷卻速度下凝固成形。該鋁硅合金的si含量比較低，且其目的在于提高所得合金的力學性能。此外，釤單質在熔煉過程中的揮發度較高，該方法在冶煉過程中引入釤需要狹窄的溫度窗口和復雜的添加程序。釤的價格很高，顯著提高了生產成本。
5、cn110358950a公開了一種亞共晶鑄造鋁硅合金變質方法，原料配方如下：si:6.000～12.600％；sr:0.001～0.150％，la或re:0.020～0.122％，b:0.001-0.150％，并且sr/b質量比不大于1.351，la/b或re/b質量比在1～5之間；余量為al。經過熔化、精煉除氣、加料和保溫澆鑄過程進行熔煉鑄造得到鋁硅合金，變質等級為4～6級，變質有效期為2～3小時。該方法不涉及儲熱問題，該方法的變質劑中含有價格較高的sr，且需要控制sr和b的用量比。
6、cn114561562a公開了一種處理alsi7合金的方法，包括如下步驟：混合al粉和ti粉并壓坯、將壓坯與純稀土la塊壓入鋁液攪拌熔化、澆鑄得到al-ti-la中間合金；將亞共晶alsi7合金與al-ti-la中間合金攪拌保溫、熔體除氣除雜、熔體降溫澆鑄，獲得細化后的alsi7合金。該方法利用al-ti-la中間合金作為變質劑處理alsi7合金，用以提高鑄造al-si合金的強度和延長率等力學性能問題，作用機制是促進共晶硅轉變為細小顆粒，本質是細化機理，不涉及al-si合金的儲熱問題。
技術實現思路
1、有鑒于此，本專利技術的一個目的在于提供一種儲熱合金材料，其導熱系數高，具有優良的循環導熱性能和抗氧化性。本專利技術的另一個目的在于提供上述儲熱合金材料的制備方法。本專利技術的再一個目的在于提供上述儲熱合金材料作為儲熱材料的用途。
2、本專利技術采用如下技術方案實現上述目的。
3、一方面，本專利技術提供一種儲熱合金材料，其化學組成為al7sirex；
4、其中，re選自la、ce、y、pr、nd、gd、tb、dy、ho、er、tm、lu中的至少一種；
5、x為re的摩爾系數，0＜x≤0.2。
6、根據本專利技術所述的儲熱合金材料，優選地，re選自la、ce、y、pr、nd、tb、dy中的至少一種；0.02≤x≤0.15。
7、根據本專利技術所述的儲熱合金材料，優選地，re選自la、ce、pr、nd中的至少一種；0.05≤x≤0.1。
8、另一方面，本專利技術還提供上述儲熱合金材料的制備方法，包括以下步驟：
9、1)按照al、si與re的摩爾比提供合金原材料；所述合金原材料由al-si中間合金與al-re中間合金的組成，或者，所述合金原材料由純鋁、al-si中間合金和al-re中間合金組成；
10、2)將al-si中間合金或者純鋁與al-si中間合金在650～850℃下加熱0.5～3小時，獲得熔融中間合金；向熔融中間合金中加入al-re中間合金，在600～800℃下加熱10～60分鐘，制得儲熱合金材料。
11、根據本專利技術所述的制備方法，優選地，所述al-si中間合金的si的質量分數為10～40wt％。
12、根據本專利技術所述的制備方法，優選地，所述al-si中間合金的si的質量分數為15～30wt％。
13、根據本專利技術所述的制備方法，優選地，所述al-re中間合金的re的質量分數為5～20wt％。
14、根據本專利技術所述的制備方法，優選地，所述al-re中間合金的re的質量分數為8～18wt％。
15、再一方面，本專利技術還提供上述儲熱合金材料作為相變儲熱材料的用途。
16、根據本專利技術所述的用途，優選地，所述儲熱合金材料在25℃下的導熱系數的平均值至少為158w·m-1·k-1，熱擴散系數的平均值至少為68mm2·s-1；
17、所述儲熱合金材料在96小時高溫氧化條件下的單位面積氧化增重質量至多為3×10-3g·cm-2，氧化速率至多為2.5×10-5g·cm-2·h-1。
18、本專利技術的儲熱合金材料導熱系數高，具有優良的循環導熱性能和抗氧化性能。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種儲熱合金材料，其特征在于，其化學組成為Al7SiREx；
2.根據權利要求1所述的儲熱合金材料，其特征在于，RE選自La、Ce、Y、Pr、Nd、Tb、Dy中的至少一種；0.02≤x≤0.15。
3.根據權利要求2所述的儲熱合金材料，其特征在于，RE選自La、Ce、Pr、Nd中的至少一種；0.05≤x≤0.1。
4.一種權利要求1～3任一項所述的儲熱合金材料的制備方法，包括以下步驟：
5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述Al-Si中間合金的Si的質量分數為10～40wt％。
6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述Al-Si中間合金的Si的質量分數為15～30wt％。
7.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述Al-RE中間合金的RE的質量分數為5～20wt％。
8.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述Al-RE中間合金的RE的質量分數為8～18wt％。
9.權利要求1～3任一所述儲熱合金材料作為相變儲熱材料的用途。
10.根
...【技術特征摘要】
1.一種儲熱合金材料，其特征在于，其化學組成為al7sirex；
2.根據權利要求1所述的儲熱合金材料，其特征在于，re選自la、ce、y、pr、nd、tb、dy中的至少一種；0.02≤x≤0.15。
3.根據權利要求2所述的儲熱合金材料，其特征在于，re選自la、ce、pr、nd中的至少一種；0.05≤x≤0.1。
4.一種權利要求1～3任一項所述的儲熱合金材料的制備方法，包括以下步驟：
5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述al-si中間合金的si的質量分數為10～40wt％。
6.根據權利要求...
【專利技術屬性】
技術研發人員：岳俊宇，隋意，張瑞英，李繼承，
申請(專利權)人：包頭稀土研究院，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。