论文部分内容阅读
本论文以提高Ni-AlN太阳光谱选择性吸收涂层的高温稳定性为初衷,研究了Ni-AlN光谱选择性吸收涂层高温条件下的性能退化机制,探讨了W掺杂量对Ni1-xWx红外反射层结构稳定性、Ni1-xWx/Ni-AlN(II)/Ni-AlN(I)/AlN光谱选择性吸收涂层高温稳定性以及Ni1-x’Wx’/Ni1-xWx-AlN(II)/Ni1-xWx-AlN(I)/AlN光谱选择性吸收涂层高温稳定性的影响,得出以下结论:(1)Ni-AlN光谱选择性吸收涂层的最佳膜层结构为:Ni(200nm)/Ni0.46-AlN(60nm)/Ni0.28-AlN(30nm)/AlN(35nm),涂层吸收率α=0.906,发射率ε=0.14(100℃),光谱选择性良好。(2)高温条件下Ni-AlN光谱选择性吸收涂层的退化主导机制是:Ni红外反射发生回复再结晶,晶粒取向发生显著变化,表面变得不平整,光谱反射率降低,从而导致Ni/Ni-AlN(II)/Ni-AlN(I)/AlN光谱选择性吸收涂层光学性能的退化;金属红外反射层结构的稳定性对Ni-AlN光谱选择性吸收涂层的高温稳定性具有重要影响,选择结构稳定性良好的Mo作Ni-AlN光谱选择性吸收涂层的红外反射层可以显著改善其高温稳定性。(3)W掺杂可显著改善Ni红外反射层的结构稳定性,从而改善Ni1-xWx/Ni-AlN(II)/Ni-AlN(I)/AlN光谱选择性吸收涂层的高温稳定性;当W掺杂量x=0.18(18at.%)时,Ni1-xWx红外反射层的结构稳定性最佳,真空退火后表面形貌、光谱反射率较退火前变化最小,Ni1-xWx/Ni-AlN(II)/Ni-AlN(I)/AlN光谱选择性吸收涂层高温稳定性最佳。(4)Ni1-xWx-AlN复合膜是由Ni、非晶态的AlN、NiAl金属间化合物以及钨氮化合物等物相组成,W掺杂量对金属体积分数一定的Ni1-xWx-AlN复合膜相组成、化学结合状态以及光学常数均无显著影响;W掺杂量对Ni0.82W0.18/(Ni1-xWx)0.46-AlN/(Ni1-xWx)0.28-AlN/AlN光谱选择性吸收涂层高温稳定性具有显著影响,当W掺杂量x=0.16(16at.%)时,涂层高温稳定性最佳。