[发明专利]一种工作温度400-500度储能用耐氧化含镁铝合金

说明书

本发明公开了一种工作温度400‑500度储能用耐氧化含镁铝合金。按照重量百分比,该合金的成分为:Sn:8.0‑9.0wt.%,Mg:29.0‑30.0wt.%,Si:14.0‑15.0wt.%,In:0.5‑0.8wt.%,P:0.1‑0.2wt.%,Mn:1.0‑1.2wt.%,余量为铝。该材料为合金储能领域提供了一种含镁的多元近共晶合金解决方案,且该合金熔体具有优异的耐氧性能,热循环性能和热物性能。可以有效地克服目前Al‑Mg二元共晶合金相关性能不足的现状，并预期会在储热领域在解决行业难题的同时获得极大的市场价值。

技术领域

本发明涉及合金技术领域，具体地说，涉及一种铝合金。

背景技术

能源是人类活动的物质基础，因而人类社会发展离不开优质能源和使用。在当今世界，能源的发展是全世界共同关心的话题，也是我国社会经济发展所需要面对的重大问题。能量的存在形态是多种多样的，例如机械能、声能、化学能、电磁能、光能、热能及核能等。但绝大多数能量是需要经过热能的形式被转化和利用。采用储热技术可缓解热能供求在时间上，强度上和空间上不匹配的矛盾，是热能系统优化运行的重要手段。储热主要包括显热储热、潜热储热和化学反应储热三种形式。

适合储能来源的热能一般有太阳能和工业余热。（1）太阳能取之不尽、用之不竭，且分布广泛、无污染，是经济型的清洁能源。我国全国2/3以上的地区，太阳能年辐射量超过6 GJ·m²，年日照时数2200 h以上。我国每年地球表面接收的太阳辐射能约相当于1700亿吨标准煤。（2）工业余热主要来自冶金、建材、化工等行业。一般而言，工业余热资源最高约占其燃料总热量的67%，其中可回收率达60%。我国余热资源的整体利用率较低，大型钢铁企业余热利用率约在30-50%左右。

无论是太阳能还是工业余热资源，都存在间歇性和不稳定性的问题，严重阻碍了有关技术的推广和应用。正因如此，储热技术最为简单和普遍，利用储热技术解决热能供求在时间上的不匹配。随着人类的发展和对能源利用技术的不断改进，储热技术也不断发展，在能源的集中供应端和用户端都发挥着日益重要的作用。

合金储热材料在高温储热方而具有良好的应用前景。合金类相变储热材料主要由多种金属组成的二元、三元，四元或者多元合金，其相变温度一般在 300℃以上。同时，该类合金具有熔点低、沸点高、化学活性低、导热系数大、密度高等特点，是非常有效的热量存储和传输介质。其中，近几年开发的合金储热材料可以在亚微秒的时间内实现快速的充/释热，这类合金储热材料在对材料重量要求不高的领域有较好的应用前景。

可以预见，合金储热材料可以和传统的有机和无机储热材料进行竞争。随着能量利用技术研究和应用在全世界范围内迅速的展开，开发高效和先进的合金储热材料越来越具有非常重要的现实意义。但是目前的合金储热材料在高温下的稳定性和热循环性能还有待提升和优化，尤其是热稳定性能不足造成的在长期使用过程中合金不断的氧化消耗，使得储热系统要时常大量的注入新的合金储热材料来进行补充。不仅耗费了大量的人力物力，也使得储热的成本有了大幅度的上升，这在工业及其产品需要竞争力的今天极为不利。也就是说，理想的合金储热材料要具有低廉的价格，良好的使用寿命，优异的高温稳定性和不会衰减的热循环性能。传统的低熔点铝合金，由于其中不含有活泼的类似镁的元素，因而该合金在工作时表面会生成一层致密氧化层膜，提升了合金高温时的工作稳定性。但是，在储热合金中添加了活泼元素时，在高温下使用时的烧损很严重。不仅使得合金成分迅速改变，也使得合金热物性能有了很大的降低。因而，考虑到国际竞争日益激烈的今天，开发一种具有在熔化状态下具有优异的耐氧化性能的储能铝合金具有极其重要的现实意义。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种工作温度400-500度储能用耐氧化含镁铝合金。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：