專(zhuān)利名稱(chēng)：鋁/三氧化二鋁基復(fù)合相變蓄熱材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于潛熱式蓄熱材料，特別是復(fù)合相變工業(yè)蓄熱體。
技術(shù)背景蓄熱技術(shù)是解決能源危機(jī)、實(shí)現(xiàn)工業(yè)節(jié)能的重要手段之一，其核心應(yīng)用在于 調(diào)和熱能供給與需求在時(shí)間和空間上不相匹配的矛盾。常用的蓄熱材料可分為顯 熱式和潛熱式。顯熱式蓄熱材料具有性能穩(wěn)定、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，但其蓄熱密度 低、蓄熱裝置體積龐大。而相變蓄熱(潛熱蓄熱)材料以其蓄熱密度大、相變時(shí) 溫度穩(wěn)定、所用裝置簡(jiǎn)單、體積小、設(shè)計(jì)靈活等優(yōu)點(diǎn)在太陽(yáng)能儲(chǔ)存，工業(yè)余熱回 收，電子器件熱管理等諸多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。 一般來(lái)講，金屬或合金相變 潛熱大，熱導(dǎo)率高，熱穩(wěn)定性好，是很好的儲(chǔ)能材料。但金屬材料在相變過(guò)程中 有液相產(chǎn)生，具有流動(dòng)性和強(qiáng)烈腐蝕性，存在著較大缺陷。而利用結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、導(dǎo) 熱率高的陶瓷材料作為蓄熱物質(zhì)的載體，合成出復(fù)合蓄熱材料，不僅可以提高蓄 熱材料的導(dǎo)熱率和穩(wěn)定性，還可在一定程度上提高材料蓄熱能力。另外，陶瓷材 料如Al203、 MgO、 SiC、 Si3N4等大都有強(qiáng)度高、重量輕、耐高溫、抗氧化、耐 腐蝕以及原料便宜等優(yōu)點(diǎn)，是一種理想的結(jié)構(gòu)材料，作為顯熱式蓄熱材料已被大 量地選做工業(yè)蓄熱體。將其與金屬材料在一定工藝條件下復(fù)合在一起，形成的復(fù) 合材料具有高強(qiáng)度、高耐磨性、高耐蝕性、蓄熱密度大及放熱迅速等優(yōu)點(diǎn)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種鋁/三氧化二鋁基復(fù)合相變蓄熱材 料，其原料便宜，制備工藝簡(jiǎn)單及操作方便，蓄熱體有較高的強(qiáng)度和優(yōu)良的耐 腐蝕性能。解決發(fā)明的技術(shù)問(wèn)題所釆用的方案是三氧化二鋁粉所占的重量百分比為 10%-60%,余量為金屬鋁粉，二者混合均勻，經(jīng)過(guò)壓制成型、燒結(jié)，制成成品。在本發(fā)明的上述技術(shù)方案中，在三氧化二鋁粉和金屬鋁粉中還添加有防滲鋁 添加劑，用量為總量的0.5%~10%，各組分在惰性氣氛下混合，粉碎程度為60 目~150目。防滲鉬添加劑選用Bi203、 Ce02、 Y203的單一體或混合體；壓制時(shí)壓 力為12MPa 15Mpa，保壓時(shí)間為20 min ~ 25min;燒結(jié)溫度800°C ~ 1500°C, 燒結(jié)時(shí)間1.5h 8h。本發(fā)明的有益效果是0) 部分金屬Al可與Al203陶瓷基體結(jié)合形成增強(qiáng)體，增強(qiáng)了材料的機(jī)械性能。② 結(jié)合了顯熱蓄熱和潛熱蓄熱兩種蓄熱材料的優(yōu)點(diǎn)，不僅具有較高的強(qiáng)度 和優(yōu)良的耐腐蝕性能，而且能保證在相變材料的相變點(diǎn)附近吸、放熱，高密度 的儲(chǔ)存熱量。③ 解決了金屬相變材料需用耐高溫腐蝕的容器盛裝的問(wèn)題，并使材料有較 強(qiáng)的循環(huán)使用性能。④ 由于添加劑Bi203的加入完全避免了金屬與基體浸潤(rùn)不良的問(wèn)題，因而與 基體結(jié)合良好。⑤ 具有原料便宜、工藝簡(jiǎn)單及操作方便的特點(diǎn)，并且可制得形狀復(fù)雜、尺 寸大的構(gòu)件，是一種有望實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的工藝技術(shù)之一。


圖l是本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例11 )實(shí)施條件金屬鋁粉、A1203和添加劑Bi203、 Ce02、 Y203混合體的質(zhì)量比為 89:10.5:0.5，旨的粒度為60目~ 90目，在惰性氣氛下混合，混合均勻后在壓 樣機(jī)中于12Mpa的壓力，保壓時(shí)間20min條件下壓制成①10xl5mm的壓坯。送 入空氣氛圍的燒結(jié)窯中燒結(jié)，在80(TC下保溫?zé)Y(jié)1.5小時(shí)，獲得成品。2)實(shí)施結(jié)果成品的燒結(jié)強(qiáng)度較高。熱膨脹系數(shù)為0.35，燒結(jié)密度為2.23g/cm3，孔隙率 為22%~27%，導(dǎo)熱系數(shù)為39.83w/m'k， 800°C ~ 825°C時(shí)的蓄熱密度為 1067.472kJ/kg。實(shí)施例21) 實(shí)施條件蓄熱材料鋁粉、基體材料Al203與添加劑Bi203的質(zhì)量比為50:47:3，粉體的 粒度為100目~ 130目，在惰性氣氛下混合，混合均勻后在壓樣機(jī)中于13.8Mpa 的壓力，保壓時(shí)間25min條件下壓制成①10xl5mm的壓坯。送入氮?dú)饪諝夥諊?的燒結(jié)窯中燒結(jié)，在140(TC下保溫?zé)Y(jié)5小時(shí)，獲得成品。2) 實(shí)施結(jié)果成品的燒結(jié)強(qiáng)度很高。熱膨脹系數(shù)為0.22,燒結(jié)密度為2.87g/cm3，孔隙率 為16%~21%，導(dǎo)熱系數(shù)為34.98w/m'k， 800°C ~ 825°C時(shí)的蓄熱密度為 1055.890kJ/kg。實(shí)施例31) 實(shí)施條件蓄熱材料鋁粉、基體材料八1203與添加劑Bb03的質(zhì)量比為40:50:10， ■ 的粒度為120目~ 150目，在惰性氣氛下混合，混合均勻后在壓樣機(jī)中于15 Mpa 的壓力，保壓時(shí)間25min條件下壓制成①10xl5mm的壓坯。送入氮?dú)饪諝夥諊?的燒結(jié)窯中燒結(jié)，在150(TC下保溫?zé)Y(jié)8小時(shí)，獲得成品。2) 實(shí)施結(jié)果成品的燒結(jié)強(qiáng)度很高。熱膨脹系數(shù)為0.17,燒結(jié)密度為2.16g/cm3， 孔隙率為12%~17%,導(dǎo)熱系數(shù)為30.45w/m'k, 800°C ~ 825°C時(shí)的蓄熱密度為 855.635kJ/kg。
權(quán)利要求
1、一種鋁/三氧化二鋁基復(fù)合相變蓄熱材料，其特征是三氧化二鋁粉所占的重量百分比為10％～60％，余量為金屬鋁粉，二者混合均勻，經(jīng)過(guò)壓制成型、燒結(jié)，制成成品。
2、 按權(quán)利要求1所述的鋁/三氧化二鋁基復(fù)合相變蓄熱材料，其特征是 在三氧化二鉬粉和金屬鋁粉中還添加有防滲鋁添加劑，用量為總量的0.5%~ 10%,各組分在惰性氣氛下混合，粉碎程度為60目~150目。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的鋁/三氧化二鋁基復(fù)合相變蓄熱材料，其特 征是防滲鋁添加劑選用Bi203、 Ce02、 Y203的單 一體或混合體；壓制時(shí) 壓力為12 MPa ~ 15Mpa，保壓時(shí)間為20 min ~ 25min;燒結(jié)溫度800°C ~ 1500 。C,燒結(jié)時(shí)間1.5h 8h。
全文摘要
鋁/三氧化二鋁基復(fù)合相變蓄熱材料。本發(fā)明屬于潛熱式蓄熱材料，特別是復(fù)合相變工業(yè)蓄熱體。本蓄熱材料選用三氧化二鋁粉和金屬鋁粉復(fù)合制備而成，三氧化二鋁粉所占的重量百分比為10％～60％，余量為金屬鋁粉，二者混合均勻，經(jīng)過(guò)壓制成型、燒結(jié)，制成成品。本發(fā)明具有原料便宜、制備工藝簡(jiǎn)單及操作方便的特點(diǎn)，蓄熱體有較高的強(qiáng)度和優(yōu)良的耐腐蝕性能，而且能保證在相變材料的相變點(diǎn)附近吸、放熱，有高密度的儲(chǔ)存熱量。
文檔編號(hào)C09K5/06GK101148577SQ200710066299
公開(kāi)日2008年3月26日 申請(qǐng)日期2007年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月18日
發(fā)明者李孔齋, 華 王, 王仕博, 王勝林, 胡建杭 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)