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粉煤灰基高温复合相变蓄热材料的制备与性能研究

王建宏  
【摘要】:复合相变蓄热材料是将相变材料与耐蚀性好的基体材料进行复合,是目前高温相变蓄热材料的主要研究方向之一。尤其是陶瓷基复合相变蓄热材料综合了相变材料的巨大蓄热能力和陶瓷材料优异的高温性能,将其应用在工业余热回收、太阳能热利用等领域,可解决能量供给和需求在空间和时间上失配的矛盾。因此,蓄热技术已成为提高能源利用率的一项重要技术。 本文利用电厂废物粉煤灰作为原料,并对其进行预处理,以铝粉作为相变材料,采用混合烧结法制备出了铝粉/粉煤灰基高温复合相变蓄热材料。研究了成型压力、成型时间、烧结温度和烧结时间等制备工艺参数对铝粉/粉煤灰基高温复合相变蓄热材料性能的影响,最终制定出了坯体的烧结制度,并分析了材料的烧结机理。采用XRD、TG-DSC、SEM等分析测试技术对材料组织结构和热物性能进行了表征,并对材料进行了热循环试验。 结果表明,当相变材料铝粉含量不超过50%时,采用混合烧结法制备出的铝粉/粉煤灰基高温复合相变蓄热材料具有良好的成型性和烧结性,坯体中各组织分布均匀,且经预处理粉煤灰制备成的复合蓄热材料具有良好的热性能,其DSC曲线中出现明显的吸热峰,相变潜热为35.65J/g,蓄热密度达到了205.9J/g。经30次热循环试验研究表明,铝粉/粉煤灰复合相变蓄热材料具有良好的热稳定性能,复合蓄热材料的质量变化很小,仅有约为不到1%的增重,物相基本保持不变,相变潜热约有为1.4%的下降,相变温度基本保持不变。


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