定型高温熔盐复合相变材料的制备与性能研究

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  采用熔融浸渗法制备了二元氯化盐/膨胀石墨复合相变材料并用冷压法将其定型为直径12.5mm,厚5mm的圆片,对复合相变材料进行了XRD与SEM表征以分析其化学组分和微观结构,结果表明:在烧结过程中膨胀石墨和二元氯盐不发生化学反应;膨胀石墨呈片层状结构且具有大量孔隙,在毛细管力和表面张力的作用下,二元氯盐被限制在膨胀石墨的片层状结构中。对所制复合相变材料的密度进行测量可知,随着膨胀石墨质量分数的增加复合材料的密度不断减小。
  采用同步热分析仪和激光导热仪对所制二元氯化盐/膨胀石墨复合相变材料的潜热、熔点、比热和导热系数等热物性进行了测定,并考察了样品在600℃的热冲击稳定性以优选出最佳配比的样品,进而研究了添加碳化硅颗粒对优选样品性能的影响。结果表明:膨胀石墨的加入会降低复合相变材料的熔点但降低幅度不大在3℃以内;复合相变材料的潜热值随着膨胀石墨含量的增加而下降,而导热系数随膨胀石墨含量的增加呈线性增长,最高可达12.05W/m·K。在100次热冲击测试后复合相变材料的化学成分没有发生改变,当膨胀石墨含量大于或等于20wt%时,潜热值变化较小。经过综合分析得到复合相变材料的最佳配比为80wt%KCl-LiCl和20wt%EG,添加碳化硅颗粒能够提升优选样品的导热性能,且添加10wt%的碳化硅颗粒可以使其抗压强度达到9MPa。
  采用混合烧结法制备了三元碳酸盐/氧化镁/鳞片石墨复合相变材料,对所制样品进行了在30-600℃范围内的50次热循环实验,结果表明:对于热循环前后的复合相变材料,质量损失较小,密度基本不变,熔点的变化在1℃内,潜热下降程度很小在4J以内,说明该复合相变材料具有良好的热循环稳定性。
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