专利名称：铝/三氧化二铝基复合相变蓄热材料的制作方法
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。
技术背景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Al203、 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釆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。防渗钼添加剂选用Bi203、 Ce02、 Y203的单一体或混合体；压制时压 力为12MPa 15Mpa，保压时间为20 min ~ 25min;烧结温度800°C ~ 1500°C, 烧结时间1.5h 8h。本发明的有益效果是0) 部分金属Al可与Al203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Bi203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。
图l是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
实施例11 )实施条件金属铝粉、A1203和添加剂Bi203、 Ce02、 Y203混合体的质量比为 89:10.5:0.5，旨的粒度为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①10xl5mm的压坯。送 入空气氛围的烧结窑中烧结，在80(TC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°C ~ 825°C时的蓄热密度为 1067.472kJ/kg。实施例21) 实施条件蓄热材料铝粉、基体材料Al203与添加剂Bi203的质量比为50:47:3，粉体的 粒度为100目~ 130目，在惰性气氛下混合，混合均匀后在压样机中于13.8Mpa 的压力，保压时间25min条件下压制成①10xl5mm的压坯。送入氮气空气氛围 的烧结窑中烧结，在140(TC下保温烧结5小时，获得成品。2) 实施结果成品的烧结强度很高。热膨胀系数为0.22,烧结密度为2.87g/cm3，孔隙率 为16%~21%，导热系数为34.98w/m'k， 800°C ~ 825°C时的蓄热密度为 1055.890kJ/kg。实施例31) 实施条件蓄热材料铝粉、基体材料八1203与添加剂Bb03的质量比为40:50:10， ■ 的粒度为120目~ 150目，在惰性气氛下混合，混合均匀后在压样机中于15 Mpa 的压力，保压时间25min条件下压制成①10xl5mm的压坯。送入氮气空气氛围 的烧结窑中烧结，在150(TC下保温烧结8小时，获得成品。2) 实施结果成品的烧结强度很高。热膨胀系数为0.17,烧结密度为2.16g/cm3， 孔隙率为12%~17%,导热系数为30.45w/m'k, 800°C ~ 825°C时的蓄热密度为 855.635kJ/kg。
权利要求
1、一种铝/三氧化二铝基复合相变蓄热材料，其特征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。
2、 按权利要求1所述的铝/三氧化二铝基复合相变蓄热材料，其特征是 在三氧化二钼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。
3、 根据权利要求1和2所述的铝/三氧化二铝基复合相变蓄热材料，其特 征是防渗铝添加剂选用Bi203、 Ce02、 Y203的单 一体或混合体；压制时 压力为12 MPa ~ 15Mpa，保压时间为20 min ~ 25min;烧结温度800°C ~ 1500 。C,烧结时间1.5h 8h。
全文摘要
铝/三氧化二铝基复合相变蓄热材料。本发明属于潜热式蓄热材料，特别是复合相变工业蓄热体。本蓄热材料选用三氧化二铝粉和金属铝粉复合制备而成，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。本发明具有原料便宜、制备工艺简单及操作方便的特点，蓄热体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，有高密度的储存热量。
文档编号C09K5/06GK101148577SQ200710066299
公开日2008年3月26日 申请日期2007年10月18日 优先权日2007年10月18日
发明者李孔斋, 华 王, 王仕博, 王胜林, 胡建杭 申请人:昆明理工大学