[发明专利]一种500-600度用耐氧化高储能密度镁合金及工艺

说明书

本发明公开了一种500‑600度用耐氧化高储能密度镁合金及工艺。按照重量百分比,该合金的成分为:Li:2.0‑3.0wt.%,Al:5.0‑6.0wt.%,In:1.0‑1.2wt.%,Zn:2.5‑2.8wt.%,B:0.1‑0.2wt.%,Sn:1.0‑1.2wt.%,Bi:5.0‑6.0wt.%,Sb:2.4‑2.5wt.%,余量为镁。该材料为合金储能领域提供了一种500‑600度用耐氧化高储能密度的镁合金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化性能,热循环性能和热物性能。可以有效地克服目前储能领域新型合金材料的创新不足，并预期会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，涉及一种镁合金。

背景技术

储热材料可以吸收外部的热能而储存于其内部,在环境温度低于材料温度时可以释放出能量。热量以显热、潜热或两者兼有的形式储存。显热是靠储热介质的温度升高来储存，而潜热储存是利用材料相变吸收或者放出的热量。显热和潜热反复释放的过程构成了储能的基本工作形式。目前，热能的来源主要有太阳能和工业余热，这两种主要能量来源在空间和时间上并不协调，属于间歇式能量。储能技术可以很好缓解能源需求与能源时间和空间上不协调之间矛盾，对提高能源利用效率和环境保护起到了很明显作用。

显热储能技术已经得到了广泛应用，但是其缺点非常明显。主要是因为储热材料单位体积储热密度低导致储热材料应用量大，整个储热系统体积过于庞大，施工和维修过程复杂且成本高。潜热储能相比显热储能技术优点是非常突出。体现在潜热储能具有单位体积储能密度大，且在相变温度范围内具有较大能量吸收和释放。不仅能量靠相变存储温度范围窄，而且有利于吸热和放热过程温度稳定性。

为了提高能量的转化效率和降低成本，储能技术正朝着更高工作温度发展。其中，热发电的工作温度已经达到了600度以上，而部分工业余热温度在1000度以上。可见，储能技术发展是世界范围内能源战略重大需求，具有难以估量经济效益。相关技术快速发展，不仅对我国经济发展有很大裨益，也能促进社会进步和国家能源安全保护。

在储能材料中，储能合金在热物性能和物相结构稳定性上都有明显优势。但是，并非所有合金都适用于相变存储能，只有性能优异共晶合金或者近共晶合金才能得到广泛成功。这些苛刻的要求除了与储能材料的物性，如熔点、潜热、比热容、导热系数、过冷与相分离等有关外，还与储能材料熔体的腐蚀性(与容器材料的化学相容性)有很大关系，它影响到储能系统的安全和寿命。

然而，目前对储能合金的多样性和多元化开发并产业化是一种重要的产业化方向。同其它种类的储能合金相比，镁基储能合金具有合适熔点，较高熔化热和良好导热性，因而作为新兴储能合金具有非常好的应用前景。镁基储能合金具有非常优秀的物理和化学性能，但是目前国内外对镁基储能合金的开发还处在非常初级的阶段。尽管目前对铝基的储能合金有了非常多的研究和产业化，随着储热温度的不断提升，铝基储能合金的缺点是非常明显的。特别体现在高温时对管道材料的腐蚀上。由于镁和铁没有强烈的化学交互作用而生成化合物，镁基储能材料从跟管道材料的化学形容性来说具有无可比拟的优势。

目前国内外对中温和高温的储热合金需求是非常迫切的，但是迄今为止尚没有极其优秀的合金品种出现，从而使得中高温的储热系统能够长时间稳定运行。考虑到提高能源转换和利用率已经在世界范围内成为各国实施可持续发展战略必须考虑的重大方向，发展高效且具有优异物理-化学性能的先进镁基储能合金至关重要。开发合适的镁基储能合金一方面要深入了解材料相变过程中的热力学规律和动力学机理，另一方面也要从强化传热和高效储热方面去提高该合金的服役性能。因而，从储能合金的开发和应用角度来说，需要优化相关镁合金吸收和放热过程的技术参数，提供更优储能合金和管道材料的组合。考虑到储能合金的多元内涵，合金内的各个组元之间有着复杂的物理和化学交互作用，因而开发一种具有先进储能性能且和管道材料有优异化学相容性的储能镁合金仍然是非常具有挑战性的任务，而这也是目前储能领域中存在的瓶颈问题。

发明内容