alsial2o3sic核壳结构颗粒的制备与性能表征论文及本科论文 .doc

硕士学位论文 Al-Si/Al2O3-SiC 核壳结构颗粒的制备 与性能表征 THE SYNTHESIS AND PROPERTIES CHARACTERIZATION OF Al-Si/Al2O3-SiC CORE-SHELL MICRO-PARTICLES 闫以秀 2013 年 07 月  国内图书分类号：TB35 学校代码：10213 国际图书分类号：620.17 工学硕士学位论文 Al-Si/Al2O3-SiC 核壳结构颗粒的制备 与性能表征 硕 士 研 究 生：闫以秀 师：何飞 副教授 申 请 学 位：工学硕士 科：材料学 所 在 单 位：航天学院 答 辩 日 期：2013 年 07 月 授予学位单位：哈尔滨工业大学  Classified Index: TB35 U.D.C: 620.172 Dissertation for the Master Degree in Engineering THE SYNTHESIS AND PROPERTIES CHARACTERIZATION OF Al-Si/Al2O3-SiC CORE-SHELL MICRO-PARTICLES Candidate： Yan Yixiu Supervisor： A.P. He Fei Academic Degree Applied for： Master of Engineering Speciality： Material Science Affiliation： School of Astronautics Date of Defence： July, 2013 Degree-Conferring-Institution： Harbin Institute of Technology  哈尔滨工业大学工学硕士学位论文  要 相变材料具有储能控温的作用。相较于其他相变材料，Al-Si 合金储能密 度较大、高温稳定性强、过冷度小、导热系数大、价格便宜、材料来源丰富， 是一类很有应用前景的相变储能材料。但是，液态 Al-Si 合金具有一定的流动 性和很强的腐蚀性，一般的金属及合金等容器很难使其在高温下长期稳定工 作。因此，实现 Al-Si 合金熔体在高温状态下的有效封装是实现该材料实用化 的必要手段。本论文在 Al2O3 对 Al-Si 合金有效微封装制备 Al-Si/Al2O3 核壳结 构粒子的基础上，通过在 Al2O3 壳层内引入高热导率且具有高温惰性的 SiC 颗 粒，以提高壳层的热导率，使 Al-Si 合金相变材料的蓄放热速度增大，从而改 善其储能控温的效果。 本论文通过大量实验和 Zeta 电位、TEM 等测试手段研究分析了 SiC 纳米 粉的分散和改性方法，探讨 Al2O3-SiC 复合壳层的制备原理。结果表明，经 KH550 分散、氧化铝溶胶包覆的 SiC 颗粒表面仅仅附着有少量的溶胶颗粒， 并没有将 SiC 颗粒全部包裹在溶胶里。采用十二烷基苯磺酸钠(Sodium dodecyl benzene sulfonate, SDBS)分散的 SiC 颗粒表面基本全部被晶须状溶胶颗粒包 裹。这是因为经 SDBS 分散后，SiC 颗粒表面带负电，易与表面带正电的 Al2O3 溶胶结合，形成 Al–O–Si 的化学键，有利于在其表面继续接枝化合物， 获 得 分 散 性 较 好 、 包 覆 效 率 高 的 改 性 SiC 纳 米 粉 ， 从 而 成 功 制 备 出 Al-Si/Al2O3-SiC 核壳粒子。 研究中分析了烧结温度对 Al-Si/Al2O3-SiC 核壳粒子形貌的影响，并利用 XRD 分析方法对不同温度下的烧结产物进行了物相分析。结果表明，随着热 处理温度的提高，壳层逐渐变得致密，经 1200℃烧结后，Al-Si/Al2O3-SiC 核 壳 粒 子 表 面 致 密 ， 包 覆 完 整 ， 壳 层 的 成 分 主 要 为 α-Al2O3 ， 并 含 有 少 量 的 SiC。但是，由于加入的 SiC 纳米粉含量较少以及改性 SiC 纳米粉不可避免地 出现团聚现象，这导致 SiC 纳米粉在核壳粒子的壳层中分散不均匀。 利用差式扫描量热(DSC)分析方法对制备的 Al-Si/Al2O3-SiC 的相变潜热进 行了测试分析，实验结果与理论计算的数值有一定的偏差。这主要是由于 Al- Si/Al2O3-SiC 核壳粒子不可避免地会发生壳层的破损，从而导致 Al-Si 熔体在 高温下发生泄漏并产生氧化。另外，Al-Si 合金在高温热处理后会发生成分偏 析，造成 Si 的富集，使得 Al-Si 合金的组分不均匀。这两个原因均会造成核 壳粒子相变潜热的降低。实验利用热导率测试手段分