Mg-Cu-Zn合金熱循環(huán)穩(wěn)定性

1、I一論文發(fā)表專家一）中國(guó)學(xué)木期刊網(wǎng)wwwrqikanwang,netMg-Cu-Zn 合金熱循環(huán)穩(wěn)定性研究摘要利用差示掃描量熱儀、dil402pc 熱膨脹儀和 sta449c 型 同步熱分析儀等對(duì) mg-cu-zn 共晶合金的熱循環(huán)穩(wěn)定性進(jìn)行了研究。 結(jié)果表明，mg-cu-zn 共晶合金儲(chǔ)熱密度大，導(dǎo)熱系數(shù)高，在經(jīng)歷 1000 次熱循環(huán)后，微觀結(jié)構(gòu)和熱物理性能上表現(xiàn)出較好的穩(wěn)定性。 但隨著熱循環(huán)次數(shù)的增加，相變溫度和相變潛熱分別呈緩慢升高與 緩慢下降趨勢(shì)，其他熱物理性能也稍有變化。關(guān)鍵詞 al-cu-mg-zn 共晶合金；儲(chǔ)熱性能；顯微組織結(jié)構(gòu)；熱循 環(huán)穩(wěn)定性中圖分類號(hào) tg1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 a

2、文章編號(hào) 1674-6708（2012）72-0091-020 引言儲(chǔ)熱技術(shù)的有效運(yùn)用關(guān)鍵在于儲(chǔ)熱材料。與其它儲(chǔ)熱材料相比， 金屬相變儲(chǔ)熱材料具有儲(chǔ)熱密度大、 導(dǎo)熱系數(shù)高、 熱循環(huán)穩(wěn)定性好 等優(yōu)勢(shì) 1,2。美國(guó)的 birchenail 等3,4對(duì)含有 al、si、cu、mg zn 元素的 多種合金的相變溫度、相變潛熱等進(jìn)行了測(cè)試，認(rèn)為在這些合金是 比較理想的相變儲(chǔ)熱材料。張仁元等對(duì)鋁基合金的儲(chǔ)熱性能作了較 多的研究，研究結(jié)果表明鋁基合金相變儲(chǔ)熱材料具有良好的儲(chǔ)熱性 能5。al 在熔融態(tài)下活性很高，因此對(duì)容器要求很高。v.i.dybkov 等I一論文發(fā)表專家一）中國(guó)學(xué)木期刊網(wǎng)wwwrqikanw

3、ang,net6,7對(duì)液態(tài)鋁合金與 fe-ni 系、fe-cr 系等的界面反應(yīng)進(jìn)行了研究， 表明液態(tài) al 能與 fe 生成中間化合物。有研究表明，mg 具有同 al 相當(dāng)?shù)臒嵛锢硇阅?，且其在 700C下熔融態(tài)與 fe 不生成金屬間化合物，因此，本文以 mg 為基取代傳 統(tǒng)的al 基制備出相變溫度范圍合適且相變潛熱高的mg-cu-zn 共晶合金相變儲(chǔ)熱材料。 mg-cu-zn 共晶合金的熱物理性能也尚未見(jiàn)到在 文獻(xiàn)中有所報(bào)道。1 實(shí)驗(yàn)1.1 合金試樣的制備合金試樣采用熔劑法熔煉（rj-2 覆蓋劑，無(wú)水光鹵石為精煉劑）， 表1 為合金試樣主要元素成分比如表 1。1.2 合金試樣的分析測(cè)試?yán)?

4、sta449c 型同步熱分析儀、dil402pc 熱膨脹儀、激光脈沖法、 差式掃描量熱法等分別測(cè)定合金試樣的比熱容、熱膨脹系數(shù)、熱導(dǎo) 率、相變溫度和相變潛熱等熱物性參數(shù)。1.3 熱循環(huán)試樣的制備將合金試樣制成 3 個(gè)直徑 30mm 高 45mn 的小圓柱體， 分別置于 內(nèi)徑35mm 壁厚 3mm 高 50mm 的 304 不銹鋼管中。鋼管兩端用壁 厚 3mm邊長(zhǎng) 50mM50mn 的 304 不銹鋼板密圭寸，焊接工藝采用不銹 鋼焊絲氬弧焊。熱循環(huán)試樣熔化保溫溫度為 500C,保溫時(shí)間 30min, 冷卻時(shí)間10min,循環(huán)次數(shù)分別為 50f500 和 1 000 次。I一論文發(fā)表專家一)中國(guó)學(xué)

5、木期刊網(wǎng)wwwrqikanwang,net2 結(jié)果分析與討論2.1 比熱容圖 1 為合金的比熱容曲線，合金試樣在低于其熔點(diǎn)的溫度范圍內(nèi)， 其比熱容隨著溫度的升高而逐步增大。合金試樣受熱后，晶格振動(dòng) 加劇，參與振動(dòng)的原子數(shù)目逐漸增多，同時(shí)體積膨脹對(duì)外做功，從 而導(dǎo)致材料比熱容增加。由于合金基體在多次熱循環(huán)后組織中的晶界、位錯(cuò)、空位等缺陷 密度減少，無(wú)序化一定程度向有序化進(jìn)行，比熱容值略有下降。按照 kopp-neuman 定律計(jì)算循環(huán)前合金試樣在 100C和 400C下 的比熱容分別為 0.77398j/ (g k) 和 0.93472j/ (g k),而使用 sta449c型同步熱分析儀測(cè)量的結(jié)果分別為 0.8065j/(g k)和0.9628j/(g k)。2.2 熱膨脹系數(shù)圖 2 為合金的相對(duì)伸長(zhǎng)量與線膨脹系數(shù)隨溫度的變化曲線，從室 溫至400C,合金試樣的相對(duì)伸長(zhǎng)量隨溫度的增加幾乎成線性增長(zhǎng)。 溫度升高會(huì)引起金屬內(nèi)部原子振動(dòng)加劇， 振動(dòng)的非對(duì)稱性造成晶格 點(diǎn)陣的熱膨脹，導(dǎo)致合金試樣的體積隨溫度的增加而增大。循環(huán)前 后合金試樣的相對(duì)伸長(zhǎng)量的變化曲線差異甚微