[发明专利]铝/三氧化二铝基复合相变蓄热材料

说明书

技术领域

本发明属于潜热式蓄热材料，特别是复合相变工业蓄热体。

背景技术

蓄热技术是解决能源危机、实现工业节能的重要手段之一，其核心应用在于调和热能供给与需求在时间和空间上不相匹配的矛盾。常用的蓄热材料可分为显热式和潜热式。显热式蓄热材料具有性能稳定、价格便宜等优点，但其蓄热密度低、蓄热装置体积庞大。而相变蓄热(潜热蓄热)材料以其蓄热密度大、相变时温度稳定、所用装置简单、体积小、设计灵活等优点在太阳能储存，工业余热回收，电子器件热管理等诸多领域得到了广泛的应用。一般来讲，金属或合金相变潜热大，热导率高，热稳定性好，是很好的储能材料。但金属材料在相变过程中有液相产生，具有流动性和强烈腐蚀性，存在着较大缺陷。而利用结构稳定、导热率高的陶瓷材料作为蓄热物质的载体，合成出复合蓄热材料，不仅可以提高蓄热材料的导热率和稳定性，还可在一定程度上提高材料蓄热能力。另外，陶瓷材料如Al₂O₃、MgO、SiC、Si₃N₄等大都有强度高、重量轻、耐高温、抗氧化、耐腐蚀以及原料便宜等优点，是一种理想的结构材料，作为显热式蓄热材料已被大量地选做工业蓄热体。将其与金属材料在一定工艺条件下复合在一起，形成的复合材料具有高强度、高耐磨性、高耐蚀性、蓄热密度大及放热迅速等优点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种铝/三氧化二铝基复合相变蓄热材料，其原料便宜，制备工艺简单及操作方便，蓄热体有较高的强度和优良的耐腐蚀性能。

解决发明的技术问题所采用的方案是：三氧化二铝粉所占的重量百分比为10％～60％，余量为金属铝粉，二者混合均匀，经过压制成型、烧结，制成成品。

在本发明的上述技术方案中，在三氧化二铝粉和金属铝粉中还添加有防渗铝添加剂，用量为总量的0.5％～10％，各组分在惰性气氛下混合，粉碎程度为60目～150目。

防渗铝添加剂选用Bi₂O₃、CeO₂、Y₂O₃的单一体或混合体；压制时压力为12MPa～15Mpa，保压时间为20min～25min；烧结温度800℃～1500℃，烧结时间1.5h～8h。

本发明的有益效果是：

①部分金属Al可与Al₂O₃陶瓷基体结合形成增强体，增强了材料的机械性能。

②结合了显热蓄热和潜热蓄热两种蓄热材料的优点，不仅具有较高的强度和优良的耐腐蚀性能，而且能保证在相变材料的相变点附近吸、放热，高密度的储存热量。

③解决了金属相变材料需用耐高温腐蚀的容器盛装的问题，并使材料有较强的循环使用性能。

④由于添加剂Bi₂O₃的加入完全避免了金属与基体浸润不良的问题，因而与基体结合良好。

⑤具有原料便宜、工艺简单及操作方便的特点，并且可制得形状复杂、尺寸大的构件，是一种有望实现产业化的工艺技术之一。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图。

具体实施方式

实施例1

1)实施条件

金属铝粉、Al₂O₃和添加剂Bi₂O₃、CeO₂、Y₂O₃混合体的质量比为89∶10.5∶0.5，粉体的粒度为60目～90目，在惰性气氛下混合，混合均匀后在压样机中于12Mpa的压力，保压时间20min条件下压制成Ф10×15mm的压坯。送入空气氛围的烧结窑中烧结，在800℃下保温烧结1.5小时，获得成品。

2)实施结果

成品的烧结强度较高。热膨胀系数为0.35，烧结密度为2.23g/cm³，孔隙率为22％～27％，导热系数为39.83w/m·k，800℃～825℃时的蓄热密度为1067.472kJ/kg。

实施例2

1)实施条件