用于太阳能热发电输热管道的allt2gtolt3gt基复相陶瓷的研究

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1、武汉理工大学硕士学位论文摘要太阳能热发电是最可能引起能源革命、实现大功率发电、替代常规能源的最经济手段之一。然而，塔式发电系统中熔融盐的输送对金属管道有强烈的腐蚀作用，降低了管道的使用寿命。开发新材料制备输热管道具有重大意义。本文以舢203为主要原料，添加Z而2、SiC提高其力学性能及抗热震性，并采用注凝成型工艺制备了灿203基复相陶瓷管道。采用SEM、XRD和EPMA等测试方法，对舢203．Zr02复相陶瓷、础203．SiC复相陶瓷及砧203．SiC．Zr02复相陶瓷性能和微观结构进行了分析测试。结果表明，添加的Z

2、r02颗粒部分分散在A1203晶界上，四方相Zr02颗粒发生相转变，并在基体中引起微裂纹，从而吸收了主裂纹扩展的能量，达到了对m203基体增强增韧的效果。加入的SiC颗粒部分发生氧化生成Si02与灿203反应生成针棒状莫来石，莫来石纵横交织排列在于氧化铝陶瓷基体中，将其它颗粒相互连接起来，形成桥连结构，阻止了微裂纹发展成危险裂纹，提高了材料的抗热震裂纹扩展能力及材料的抗热震性。在A1203基体中添加15wt％Zr021480。C下烧结样品的抗折强度达150．34]V[Pa。在A1203基体中添加10训％SiCl480

3、℃下烧结样品可承受室温～1000℃抗热震循环11次。在A1203基体中添加10wt％SiC、10v01％Zr02(外加)，1480℃下烧结样品的抗折强度达160．42MPa，试样抗热震循环(室温～1000℃)7次后抗折强度仍达132．04MPa，抗折强度损耗率仅为17％。采用注凝成型技术，以SiC、纳米Zr02颗粒和舢203为原料，加入凝胶有机单体(丙烯酰胺)、交联有机单体(N-N亚甲基双丙烯酰胺)、凝胶引发剂(过硫酸铵)、凝胶催化剂(N-N-N7-N7四甲基乙二胺)、分散剂(柠檬酸胺)，制备固相含量高达85wt％，

4、粘度为52．5mPa·S的A1203陶瓷悬浮体，经注凝成型，1480℃烧结样品。通过SEM、XRD等测试手段测试所得样品的相关理化性能。结果表明，注凝成型的原位固化技术，悬浮体固化后颗粒仍保持原有的位置，样品结构均匀，致密度与强度提高。经注凝成型烧结制备的样品吸水率、气孔率分别降至O．98％、1．02％：体积密度、抗折强度分别为3．843g／em3、183．27MPa。EPMA分析结果表明，样品中Zr02颗粒在室温下为以亚稳四方相存在，在裂纹尖端应力场的作用下，Zr02粒子发生四方相一单斜相的相变而吸收了能量，武汉理

5、工大学硕士学位论文从而提高了材料强度及断裂韧性。原料中的SiC颗粒发生氧化反应，发生反应生成莫来石，针棒状形成桥连结构，阻止了热震情况下产生的微裂纹发展成危险裂纹，从而提高了材料抗热震性。关键词：A1203；纳米Zr02SiC；抗热震性；太阳能热发电输热管道；组成、性能和微观结构Ⅱ武汉理工大学硕士学位论文AbstractSolarenergyistheoptimalreproducibleenergysources，thus，towersolarenergypowersystermmustbeoneofthemost

6、economicalwaytosubstitutetraditionalenergy,achievinglargepowergeneratorandleadingtoenergyrevolution．However,itisabiglimitthatthetransportationofmoltensaltintowersolarenergypowersystermerodemetallicpipelineseriously，abbreviatingtheuseageofpipeline．Itisofgreatsig

7、nificancetodevelopanewtypeofmaterialforthepreparationofthepipeline．Inthisstudy,A1203-matrixcompositesceramicpipelineuseedgelcastingwithrawmaterialsA1203addingZr02，SiC，inordertoimprovemechanicalpropertiesand也ermalshockresistance。nlepropertiesandmicrostmcturesoft

8、he砧203-Zr02，A1203-SiC，andA1203-SiC-Zr02multi-phaseceramicweretestedbySEM，XRDandEPMA．respectively．TheresultsshowedthattheadditionofZr02increasetheintensityandtoughnessofA1203