镁基合金储热材料的储热特性研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

随着人类的生产活动不断加速，地球上的资源日益减少，环境日益恶化，因此，能源与环境问题已成为人类关注的焦点问题，新型能源和环保型能源的开发以及能源的充分利用逐渐成为企业乃至国家关注的重点。目前，由于储热技术在太阳能技术中的重要应用以及能源的大量消耗，使得相关研究显得尤为重要^[1]。

相变储热材料是储热技术的核心和灵魂，关乎到储热的效率问题^[2]。储热材料主要分为显热式（陶瓷蜂窝体、砂石、水等),化学反应式（无机氢化物等）以及相变式^[3]。相变储热材料指的是当温度改变时该材料物质形态发生变化并释放潜热。相变储热则是指利用相变储热材料在其物相变化过程中，从环境中吸收热（冷）量或向环境中释放热（冷）量，从而达到能量的储存和释放的目的^[4]。相变储热材料分别有固-固、固-液、固-气以及液-气四种。后两种材料由于涉及到气体的参与，安全系数不高，可利用性低，故研究的不多。固-固相变材料目前研究开发的材料有多元醇、高分子类以及层状钙钛矿，实际应用较多的为多元醇。固-液相变材料包括无机储能材料、有机储能材料、金属基储热材料以及复合类储热材料^[5]。

关于金属基储热材料的研究可回溯到上世纪七八十年代birchnall等人^[6]采用相图计算的方法,以及量热计、差热分析仪、差热扫描仪对al、cu、mg、si、zn等元素的二元和多元合金热物性进行的测定和分析。在此基础上， mobley、gasanaliey、maruoka、hoshi等^[7-11]对硅铝共晶、cu基、pb基、sn基、zn基合金储热材料进行了研究，并将其应用于高温工业余热回收利用以及太阳能热利用领域。国内学者陈正荣、邹向、张仁元、孙建强、张寅平、程晓敏等^[12-17]对al-si合金、al-mg-zn合金、al-si-cu合金及其系列合金的性能以及合金相变材料与容器的相容性能进行了研究。他们认为在中高温相变储热应用中，金属材料的储热性能比无机盐和有机材料占明显的优势，且相变稳定性好、性价比高、使用寿命长。最近的研究有mccluskey等^[18]认为由于高密度和低的相变潜热导致金属相变储热材料在对材料重量较敏感的储热领域关注度不高。但对低熔点金属尤其是以sn、bi、pb、cd、in、ga、sb 等金属元素组成的低熔点合金相变储热材料的研究逐渐受到关注^[19-20]。gasanaliev 等人^[21]研究了ga 系低熔点金属储热材料性能，最新的储热研究已经拓展到纳米领域^[22]。

2. 研究的基本内容与方案

2.1基本内容

1. 文献调研，了解国内外关于储热材料的研究进展，了解铝基、铁基、镁基等金属基储热材料的研究现状。

2.设计mg-al-sn、mg-cu-sn、mg-ca-sn、mg-cu-bi等镁合金成分，并熔制试样。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第4-7周：按照设计方案，制备镁合金储热材料。

第8－11周：采用金相显微镜、xrd、tg-dsc等测试技术对储热材料的显微组织、物相、储热性能进行测试。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 李石栋，张仁元，李风，等.储能材料在聚光太阳能热发电中的研究进展[j].材料导

报，2010，24（11）：51-55.

[2] 叶峰，曲江兰，仲俊瑜，等.相变储热材料研究进展[j].过程工程学报，2010,10（6）：1231-1241.