【摘 要】
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粉煤灰是热电厂产生的固体废弃物,但其中含有丰富的硅元素和铝元素且价格低廉,目前粉煤灰的处理方法很局限,大量的粉煤灰堆积会导致污染水源、空气和土壤等。而且我国对于一次能源的消耗逐渐增大,节能减排的问题急需解决。本文以粉煤灰为原料,采用碳热还原法制备了SiC/Al2O3复合粉体和SiC/Al2O3/AlN复合粉体,碳热还原法相比其他制备方法简单便捷、成本低,适合大批量的工业生产。本文利用粉煤灰制备的复
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粉煤灰是热电厂产生的固体废弃物,但其中含有丰富的硅元素和铝元素且价格低廉,目前粉煤灰的处理方法很局限,大量的粉煤灰堆积会导致污染水源、空气和土壤等。而且我国对于一次能源的消耗逐渐增大,节能减排的问题急需解决。本文以粉煤灰为原料,采用碳热还原法制备了SiC/Al2O3复合粉体和SiC/Al2O3/AlN复合粉体,碳热还原法相比其他制备方法简单便捷、成本低,适合大批量的工业生产。本文利用粉煤灰制备的复合粉体分别制备了复合相变储热材料和显热储热材料,并对其理化性质、导热性能、蓄热能力及热循环稳定性等进行了研究。首先以粉煤灰和褐煤为原料制备了SiC/Al2O3复合粉体和SiC/Al2O3/Al N复合粉体,研究了反应温度、原料配比及反应气氛等变量对反应产物的影响。研究发现当反应温度是1500℃、原料配比m粉煤灰:m褐煤=1.25:1、反应气氛为氩气时可以成功制备SiC/Al2O3复合粉体;当反应气氛为N2时,也可以成功制备得到SiC/Al2O3/AlN复合粉体。然后利用两种复合粉体通过无压烧结和熔盐浸渗法分别制备了SiC/Al2O3复合相变储热材料和SiC/Al2O3/Al N复合相变储热材料,我们选用太阳盐(m Na NO3:m KNO3=3:2)为相变材料。探究了不同盐含量的样品其物理性质、微观形貌、导热系数、化学相容性、蓄热能力以及热循环稳定性。结果表明,当SiC/Al2O3复合相变储热材料中的太阳盐含量为30%-58%时,其导热系数在2.5-6 W/（m·K）之间,蓄热能力在28-60 J/g之间。当SiC/Al2O3/Al N复合相变储热材料的太阳盐含量为30%-66%之间时,其导热系数在1-2.5 W/（m·K）之间,蓄热能力在26-65J/g之间。而且两种材料均有良好的热循环稳定性和化学相容性。综合来看,两种材料均可以作为潜热储热材料,但SiC/Al2O3复合相变储热材料的导热性能更有优势。最后利用SiC/Al2O3复合粉体在1500℃制备了显热储热材料,通过加入硅粉得到了SiC/Al2O3复合陶瓷,探究了5%和10%的硅粉的添加量对复合陶瓷导热能力的影响,发现其导热系数分别为4.789 W/（m·K）和4.605 W/（m·K）,其值要略高于常见的显热储热材料氧化镁砖（4.5 W/（m·K））。因此SiC/Al2O3复合陶瓷是一种优良的显热储热材料。
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