Al-Cu-Si基储热合金抗氧化性、容器兼容性及传热特性研究

发布时间：2023-05-07 16:58

　　Al-Cu-Si系合金相变潜热值比较大,是极具应用潜力的一种相变储热材料。为了探究其在服役时的性能,有必要对其高温抗氧化性以及与容器兼容性进行测定和分析,并通过数值模拟对其相变传热特性进行研究。本文首先将Al-30Cu-5Si样品在600℃下进行不同时长的恒温氧化,通过金相显微镜、EDS、XRD等分析其质量、物相及组织变化,得出其氧化规律和氧化机理。将容器材料304不锈钢试样浸入Al-Cu-Si的铝合金液体中,进行不同时间的恒温腐蚀,通过分析不同条件下304不锈钢的质量变化,研究了304不锈钢在Al-Cu-Si的合金液中的腐蚀特性,并通过金相显微镜、电火花光谱仪、EDS、XRD等对不同条件下不锈钢试样的组织、界面成分和铝液成分进行了分析。结果表明:经过96h的氧化,Al-30Cu-5Si合金氧化速率越来越小,氧化率越来越大,氧化率从0.046%增加到0.075%,氧化速率从1.54×10^-5g·cm^-2·h^-1降到0.60×10^-5g·cm^-2·h^-1;A...

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【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 前言
    1.2 相变储热材料
        1.2.1 相变材料的选用标准和分类
        1.2.2 储热方式
    1.3 铝基合金相变储热材料
        1.3.1 铝基合金相变储热材料的特点
        1.3.2 铝基合金相变储热材料的应用
    1.4 国内外研究现状
        1.4.1 铝基合金相变储热材料的储热性能研究
        1.4.2 铝基合金相变储热材料的高温抗氧化性研究
        1.4.3 铝基合金储热材料的容器兼容性研究
        1.4.4 相变传热过程模拟研究
    1.5 主要研究内容及方法
    1.6 本文研究背景及意义
第2章 实验方法
    2.1 抗氧化性实验方法
        2.1.1 配制Al-30Cu-5Si合金
        2.1.2 抗氧化性实验
    2.2 容器兼容性实验方法
        2.2.1 配制不同成分铝合金
        2.2.2 铝液高温腐蚀实验
        2.2.3 被腐蚀样品处理
    2.3 相变传热过程计算方法
        2.3.1 固液相变问题解法简述
        2.3.2 焓法模型
        2.3.3 计算模型的选择与实施
第3章 抗氧化性和容器兼容性实验结果分析
    3.1 抗氧化性实验结果分析
        3.1.1 氧化后合金宏观变化
        3.1.2 氧化前后合金质量变化
        3.1.3 氧化前后合金表面物相变化
    3.2 容器兼容性实验结果分析
        3.2.1 铝液腐蚀前后成分变化
        3.2.2 腐蚀速率分析
        3.2.3 腐蚀后304 不锈钢金相组织及成分变化
    3.3 本章小结
第4章 Al-Cu-Si合金传热特性研究
    4.1 计算模型介绍与网格数量无关性验证
        4.1.1 方形蓄热单元模型
        4.1.2 圆柱形蓄热单元模型
        4.1.3 网格数量无关性验证
    4.2 方形蓄热单元熔化与凝固过程传热特性分析
        4.2.1 熔化过程传热特性分析
        4.2.2 凝固过程传热特性分析
    4.3 圆柱形蓄热单元熔化与凝固过程传热特性分析
        4.3.1 熔化过程传热特性分析
        4.3.2 凝固过程传热特性分析
    4.4 换热温差变化对相变蓄热单元熔化过程模拟结果的影响
        4.4.1 对方形相变蓄热单元熔化过程模拟结果的影响
        4.4.2 对圆柱形相变蓄热单元熔化过程模拟结果的影响
    4.5 换热管直径对相变蓄热单元熔化过程模拟结果的影响
        4.5.1 对方形相变蓄热单元熔化过程模拟结果的影响
        4.5.2 对圆柱形相变蓄热单元熔化过程模拟结果的影响
    4.6 本章小结
结论
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果



本文编号：3810965