一种用于太阳能储热相变材料的铝合金制造技术

本发明专利技术公开了一种用于太阳能储热相变材料的铝合金，为Al-Si-Cu-Mg四元系合金，其成分质量百分比为：Al69-79%，Cu2-6%，Mg9-12%，Si7-13%。其具有相变潜热较好，相变温度区间较低，在400-800℃区间的储热性能（合金的显热和相变潜热总和）优秀等特性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于铝合金，具体涉及一种用于太阳能储热相变材料的铝合金。
技术介绍
能源危机促使太阳能利用技术迅速发展，从而使储热材料的研究具有重要的现实意义。Al合金系列材料可在太阳灶上实现太阳能的高温贮能，储热温度达到650-700°C，且储热密度大，导热系数高，热交换速度快，较之无机盐类储热材料具有更多的优点，是未来储热材料的潜在候选者。·材料的储热能力主要包括二个方面，一是发生相变的潜热，另一个方面是材料的显热，近年来，Al合金系列储热材料的研究主要集中在相变潜热部分，然而，在实际应用中显热也是材料储能的一个重要部分，不过相关的研究很少。相图热力学计算是目前世界上发展最为成熟的技术，借助相关的数据库和热力学计算软件可以计算材料在特定温度区间的焓变大小(表征材料在该温度区间的综合储能性能，包括显热和相变潜热)。相关文献报道过Al-Mg、Al-Si, Al-S1-Mg, Al-S1-Cu等合金在中高温相变储热领域的应用，其中Al-Mg合金的相变温度范围较低，Al-S1-Mg合金的相变潜热较高，而Al-S1-Cu合金的储热寿命较长，但对Al-S1-Cu-Mg四元系合金的研究很少，尤其不清楚其综合储热性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于太阳能储热相变材料的铝合金，以获得相变潜热较好，相变温度区间较低，在400-800°C区间的储热性能(合金的显热和相变潜热总和)优秀等特性。实现本专利技术目的采用的技术方案是用于太阳能储热相变材料的铝合金，为Al-S1-Cu-Mg四元系合金,其成分质量百分比为A169-79%, Cu2-6%, Mg9_12%，Si7_13%。优选为77%Al-4%Cu-12%Mg_7%Si。本专利技术的有益效果1、本专利技术合金在400-800°C区间的储热性能(合金的显热和相变潜热总和)突出，如Al-4%Cu-12%Mg-7%Si的储热性能达到971. 6J/g，比公认储能性能较好的Al_13%Si 二元共晶合金在此温度区间的焓变524J/g还高85%。2、本专利技术合金的相变潜热较好，如Al-4%Cu-12%Mg_7%Si单位质量相变潜热为425J/g，高于一般要求的200J/g，接近Al-13%Si 二元近共晶合金。3、本专利技术合金的相变温度区间较低，如Al-4%Cu-12%Mg-7%Si的相变温度区间为503. 5 610. 3°C，比Al-13%Si 二元共晶合金的相变温度区间577. 3 637. 7°C低，能减低对容器壳体材料的腐蚀。附图说明图是77Al-4%Cu-12%Mg-7%Si合金的焓随温度变化关系(温度单位为。C )。图是69Al-6%Cu-12%Mg-13%Si合金的焓随温度变化关系(温度单位为。C ),图是79Al-2%Cu-9%Mg-10%Si合金的焓随温度变化关系(温度单位为。C )。图是Al-13%Si 二元共晶合金的焓随温度变化关系(温度单位为K)。图是 77Al-4%Cu-12%Mg-7%Si 合金的 DSC 曲线图。图是 69Al-6%Cu-12%Mg-13%Si 合金的 DSC 曲线图。图是 79Al-2%Cu-9%Mg-10%Si 合金的 DSC 曲线图。图是Al-13%Si 二元共晶合金的DSC曲线图。具体实施例方式用于太阳能储热相变材料的铝合金，为Al-S1-Cu-Mg四元系合金，按照下述步骤制备1、首先基于相图热力学计算技术对Al-S1-Cu-Mg合金系的多种成分合金进行热力学洽的计算，所使用的热力学数据库来自cost507,计算软件为Thermo_Calc。2、计算确定400-800°C区间焓变值(包括合金的显热和相变潜热)较大的合金成分有7 7A1-4%Cu-12%Mg-7%S i ；69A1-6%Cu-12%Mg-13%Si ；79A1-2%Cu-9%Mg-10%S i。其中77Al-4%Cu-12%Mg-7%Si 焓变值达到 971. 6J/g, 69A1-6%Cu-12%Mg-13%Si 焓变值达到924J/g，79Al-2%Cu-9%Mg-10%Si焓变值达到963J/g，具体计算结果如图1-图3。为进行对比分析，对Al-13%Si 二元共晶合金在400-800°C区间焓变也进行了计算，焓变值为524J/g，具体结果见图4。经比较，可以看出本专利技术的Al-S1-Cu-Mg四元系铝合金的焓变值均高于Al-13%Si的焓变值。3、实验室内采用99. 8%的铝锭、含镁99. 3%的镁锭、Al_20%Si中间合金和铝硅铜合金，在井式电阻炉中进行熔炼，通过铁模浇铸成77Al-4%Cu-12%Mg-7%S1、69A1-6%Cu-12%Mg-13%Si 和 79Al-2%Cu_9%Mg-10%Si 合金方锭。4、通过差示扫描量热仪(DSC)测量了合金的储热性能、相变温度区间和单位质量相变潜热，77Al-4%Cu-12%Mg-7%Si合金相变温度区间为503. 5 610. 3°C，单位质量相变潜热为425J/g，69Al-6%Cu-12%Mg-13%Si合金相变温度区间为504. 2 586. 6°C，单位质量相变潜热为413J/g，79Al-2%Cu-9%Mg-10%Si合金相变温度区间为504. 8 588°C，单位质量相变潜热为417J/g，具体测量结果见图5-图7。比Al-13%Si 二元共晶合金的相变温度低，单位质量相变潜热接近。Al-13%Si 二元共晶合金的差示扫描量热测试结果(DSC曲线)见图8。本专利技术的Al-S1-Cu-Mg四元系铝合金可用于太阳灶上作为太阳能的储热材料。采用本专利技术的储热材料具有相变潜热较好，相变温度区间较低，在400-800°C区间的储热性能(合金的显热和相变潜热总和)优秀等特点。权利要求1.一种用于太阳能储热相变材料的铝合金，其特征是为Al-S1-Cu-Mg四元系合金，其成分质量百分比为A169-79%, Cu2-6%, Mg9_12%，Si7_13%。2.根据权利要求1所述的用于太阳能储热相变材料的铝合金，其特征是其成分质量百分比为，7 7%A1-4%Cu-12%Mg-7%S i。全文摘要本专利技术公开了一种用于太阳能储热相变材料的铝合金，为Al-Si-Cu-Mg四元系合金，其成分质量百分比为Al69-79%，Cu2-6%，Mg9-12%，Si7-13%。其具有相变潜热较好，相变温度区间较低，在400-800℃区间的储热性能(合金的显热和相变潜热总和)优秀等特性。文档编号C22C21/06GK103014444SQ201210529808公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月11日 优先权日2012年12月11日专利技术者谢国胜, 谢亿, 尹付成, 徐国富, 胡加瑞, 牟申周 申请人:湖南省湘电试验研究院有限公司, 湖南省电力公司科学研究院, 湘潭大学, 国家电网公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于太阳能储热相变材料的铝合金，其特征是为Al?Si?Cu?Mg四元系合金，其成分质量百分比为：Al69?79%，Cu2?6%，Mg9?12%，Si7?13%。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谢国胜，谢亿，尹付成，徐国富，胡加瑞，牟申周，
申请(专利权)人：湖南省湘电试验研究院有限公司，湖南省电力公司科学研究院，湘潭大学，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：