[发明专利]一种用于太阳能储热相变材料的铝合金

说明书

技术领域

本发明属于铝合金，具体涉及一种用于太阳能储热相变材料的铝合金。

背景技术

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℃，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、A1-Si-Mg、Al-Si-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，A1-Si-Mg合金的相变潜热较高，而Al-Si-Cu合金的储热寿命较长，但对Al-Si-Cu-Mg四元系合金的研究很少，尤其不清楚其综合储热性能。

发明内容

本发明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℃区间的储热性能（合金的显热和相变潜热总和）优秀等特性。

实现本发明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-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%。

优选为：77%Al-4%Cu-12%Mg-7%Si。

本发明的有益效果：

1、本发明合金在400-800℃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、本发明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、本发明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℃，比Al-13%Si二元共晶合金的相变温度区间577.3～637.7℃低，能减低对容器壳体材料的腐蚀。 

附图说明

图1 是77Al-4%Cu-12%Mg-7%Si合金的焓随温度变化关系（温度单位为℃）。

图2 是69Al-6%Cu-12%Mg-13%Si合金的焓随温度变化关系（温度单位为℃）。

图3 是79Al-2%Cu-9%Mg-10%Si合金的焓随温度变化关系（温度单位为℃）。

图4 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5 是77Al-4%Cu-12%Mg-7%Si合金的DSC曲线图。

图6 是69Al-6%Cu-12%Mg-13%Si合金的DSC曲线图。

图7 是79Al-2%Cu-9%Mg-10%Si合金的DSC曲线图。

图8 是Al-13%Si二元共晶合金的DSC曲线图。

具体实施方式

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，按照下述步骤制备：

1、首先基于相图热力学计算技术对Al-Si-Cu-Mg合金系的多种成分合金进行热力学焓的计算，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℃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：

77Al-4%Cu-12%Mg-7%Si；

69Al-6%Cu-12%Mg-13%Si；

79Al-2%Cu-9%Mg-10%Si。