冷速与凝固路径对Al-Cu-Si合金相变储热性能的影响

摘要

铝基储能材料具有相变温度低、储热密度大、吸放热过程过冷度小、性能稳定等优点。本工作选取七种三元Al-Cu-Si合金为研究对象,通过微观组织分析、DSC测试、热力学计算等,研究了冷却速率、凝固路径、硬度等对合金相变储热性能的影响。结果表明:Al-Cu-Si三元合金的相变储热能力随共晶相含量增加而提升,并且与共晶相种类有关。三元共晶(α+β+θ)的相变储热能力优于二元共晶(α+θ)与(α+β),二元共晶(α+β)的相变储热能力优于(α+θ)与初生相α。当冷却速率相差约100倍时,冷速变化可引起相变储热的显著变化,且石墨型样品的相变储热能力普遍好于砂型与保温型样品。Al-Cu-Si共晶成分的凝固试样相变储热能力随冷速减小而下降,石墨型、砂型和保温型样品的相变储热值分别为302.5 J/g、294.5 J/g、287.8 J/g,且相变温度范围较窄,约为10℃。