CN106045486A - 高热导率红柱石/碳化硅复相储热陶瓷及其制备方法 - Google Patents

高热导率红柱石/碳化硅复相储热陶瓷及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了高热导率红柱石/碳化硅复相储热陶瓷及其制备方法，制备过程：坯料由红柱石、铝矾土、高岭土、滑石、碳化硅组成，将红柱石、铝矾土、高岭土、滑石分别球磨、过筛、混合均匀后加入碳化硅继续球磨，造粒，陈腐制得坯料备用；取坯料装入成型模具中制得坯体；干燥后的样品采用石墨粉包裹进行埋烧制得红柱石/碳化硅复相储热陶瓷；其中最高烧结温度为1540℃。本发明制备的储热陶瓷不仅具热导率大、耐高温、抗氧化和抗折强度高等优良性能，而且制造成本低廉。本发明能确保储热系统的安全可靠性；能够提高储热系统的储热效率和储热密度，延长储热系统的使用寿命、使储热放热过程稳定高效的进行。

Description

高热导率红柱石/碳化硅复相储热陶瓷及其制备方法
技术领域
本发明涉及陶瓷技术领域，具体是高热导率红柱石/碳化硅复相储热陶瓷及其制备方法。
背景技术
太阳能是一种清洁、高效和永不衰竭的新能源，具有无污染、取用方便的特点，但到达地球表面的太阳辐射，能量密度却很低，而且受地理、昼夜和季节等规律性变化的影响，以及阴云雨等随机因素的制约，其辐射强度也不断发生变化，具有显著的稀薄性、间断性和不稳定性。在太阳热能发电系统中，太阳能集热器把收集到的太阳辐射能发送至接收器产生热空气或热蒸汽，用传统的电力循环来产生电能，为了保持供电装置稳定不间断地运行，就需要储热装置把太阳能储存起来，在太阳能不足时再释放出来，从而满足生产和生活用能连续和稳定供应的需要，所以太阳能高温储热装置是太阳能热发电的关键技术，它对于提高系统发电效率、提高系统发电稳定性和可靠性具有重要意义。
目前应用于太阳能热发电的储热材料有水、导热油、耐高温混凝土和熔融盐等。水作为储热材料储能密度不大，水和导热油在高温下蒸汽压很大，使用时需要特殊的压力阀等设备，导热油还容易引发火灾，而且价格较贵；耐高温混凝土作为储热材料，对其内部换热管道要求很高，其成本占整个储热系统成本的45%-55%；熔盐普遍存在导热系数小 , 储能密度低及工作温度低等缺陷，从而导致储能系统较为庞大及太阳能热发电的蒸汽参数较低。与上述储热材料相比，铝基合金储热材料具有储热密度大、热循环稳定性好、导热系数高、性价比良好、不易燃、无毒等优点，在高温相变储热（>400℃）应用中具有较大的优势，但是铝基合金储热材料在液态时具有强烈的腐蚀性，并且在长期的吸、放热循环过程中，储热材料与储热容器材料间可能会发生多种电化学反应及物理反应，明显腐蚀储热容器材料，或改变储热材料的热物性。此外，相变材料在相变过程往往伴有体积的变化，所以恰当的选择储热容器材料非常重要。
发明内容
本发明的目的在于提供热导率大、耐高温、抗氧化和抗折强度高而且制造成本低廉的高热导率红柱石/碳化硅复相储热陶瓷及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
高热导率红柱石/碳化硅复相储热陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
1）坯料制备：①坯料由红柱石、铝矾土、高岭土、滑石、碳化硅组成，其中红柱石、铝矾土、高岭土按重量百分比为：红柱石55-60%、铝矾土25-30%、高岭土10-15%，滑石为红柱石、铝矾土、高岭土三者总质量的8-15%，碳化硅为红柱石、铝矾土、高岭土三者总质量的15-25%；②将红柱石、铝矾土、高岭土、滑石分别球磨24h~36h，过325~500目筛，得到红柱石粉、铝矾土粉、高岭土粉和滑石粉，将红柱石粉、铝矾土粉、高岭土粉和滑石粉混合均匀后加入碳化硅继续球磨，造粒，陈腐制得坯料备用；
2）成型：取坯料装入成型模具中，成型压力50-70kN，保压时间12-18s，制得坯体；
3）干燥：将坯体放入干燥箱中干燥24-48h，制得样品；
4）烧成方法：采用石墨粉包裹样品进行埋烧制得红柱石/碳化硅复相储热陶瓷；烧成温度：从室温升温至1000℃的升温速率为4-6℃/min，温度高于1000℃时升温速率为2-4℃/min，升至最高烧结温度1540℃；保温时间：100℃、300℃、500℃、700℃、900℃各保温20-40min，1000℃、1100℃、1200℃、1300℃、1400℃和1500℃各保温50-70min，最高烧结温度1540℃时保温170-190min。
作为本发明进一步的方案：所述的红柱石中按照质量百分比的化学成分为：氧化硅40~48.5%，氧化铝50~58.5%，氧化铁1~5%及小于2%的钾、钠、钙和镁。
作为本发明进一步的方案：所述碳化硅：粒径15-20μm，纯度＞99%。
作为本发明进一步的方案：步骤2）中成型压力60kN，保压时间15s。
作为本发明进一步的方案：步骤3）中干燥温度为100℃。
作为本发明进一步的方案：步骤3）中干燥箱采用电热鼓风恒温干燥箱。
作为本发明进一步的方案：步骤4）中从室温升温至1000℃的升温速率为5℃/min，温度高于1000℃时升温速率为3℃/min。
作为本发明进一步的方案：步骤4）中保温时间：100℃、300℃、500℃、700℃、900℃各保温30min，1000℃、1100℃、1200℃、1300℃、1400℃和1500℃各保温60min，最高烧结温度1540℃时保温180min。
本发明的另一目的是提供根据上述制备方法制得的红柱石/碳化硅复相储热陶瓷。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供一种利用红柱石和碳化硅制备太阳能热发电用高温储热陶瓷的方法，该方法制备的储热陶瓷不仅具热导率大、耐高温、抗氧化和抗折强度高等优良性能，而且制造成本低廉。本发明能确保储热系统的安全可靠性；能够提高储热系统的储热效率和储热密度，延长储热系统的使用寿命、使储热放热过程稳定高效的进行。
附图说明
图1是样品埋烧方式示意图；
图2是本发明实施例3红柱石/碳化硅复相储热陶瓷的扫描电镜照片一；
图3是本发明实施例3红柱石/碳化硅复相储热陶瓷的扫描电镜照片二；
图中：1-样品、2-盖板、3-匣钵、4-石墨粉。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明实施例中，高热导率红柱石/碳化硅复相储热陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
1）坯料制备：①坯料由红柱石、铝矾土、高岭土、滑石、碳化硅组成，其中红柱石、铝矾土、高岭土按重量百分比为：红柱石55%、铝矾土30%、高岭土15%，滑石为红柱石、铝矾土、高岭土三者总质量的8%，碳化硅为红柱石、铝矾土、高岭土三者总质量的15%；②将红柱石、铝矾土、高岭土、滑石分别球磨24h，过325目筛，得到红柱石粉、铝矾土粉、高岭土粉和滑石粉，将红柱石粉、铝矾土粉、高岭土粉和滑石粉混合均匀后加入碳化硅继续球磨，造粒，陈腐制得坯料备用。所述的红柱石中按照质量百分比的化学成分为：氧化硅40~48.5%，氧化铝50~58.5%，氧化铁1~5%及小于2%的钾、钠、钙和镁。所述碳化硅：粒径15-20μm，纯度＞99%；
2）成型：取60g坯料装入直径为5cm的圆片形模具，成型压力50kN，保压时间12s，制得圆片状坯体；
3）干燥：将坯体放入电热鼓风恒温干燥箱中干燥24h，干燥温度为100℃，制得样品1；
4）烧成方法：采用石墨粉4包裹样品1进行埋烧制得红柱石/碳化硅复相储热陶瓷，在埋烧的匣钵3上盖上盖板2，让其不完全燃烧产生CO，制造还原气氛防止样品1在烧结过程中被氧化。具体埋烧方式见图1。烧成温度：从室温升温至1000℃的升温速率为4℃/min，温度高于1000℃时升温速率为2℃/min，升至最高烧结温度1540℃；保温时间：100℃、300℃、500℃、700℃、900℃各保温20min，1000℃、1100℃、1200℃、1300℃、1400℃和1500℃各保温50min，最高烧结温度1540℃时保温170min。
实施例1制得的红柱石/碳化硅复相储热陶瓷经检测，其吸水率气孔率10.05%，体积密度2.43g·cm-3，烧结收缩率3.31%，抗折强度35.23MPa，热导率4.60W·(m·K)-1，经30次热震循环试验（室温~1000℃）后抗折强度84.15MPa，强度值提高了138.86%。
实施例2
本发明实施例中，高热导率红柱石/碳化硅复相储热陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
1）坯料制备：①坯料由红柱石、铝矾土、高岭土、滑石、碳化硅组成，其中红柱石、铝矾土、高岭土按重量百分比为：红柱石60%、铝矾土25%、高岭土15%，滑石为红柱石、铝矾土、高岭土三者总质量的15%，碳化硅为红柱石、铝矾土、高岭土三者总质量的25%；②将红柱石、铝矾土、高岭土、滑石分别球磨36h，过500目筛，得到红柱石粉、铝矾土粉、高岭土粉和滑石粉，将红柱石粉、铝矾土粉、高岭土粉和滑石粉混合均匀后加入碳化硅继续球磨，造粒，陈腐制得坯料备用。所述的红柱石中按照质量百分比的化学成分为：氧化硅40~48.5%，氧化铝50~58.5%，氧化铁1~5%及小于2%的钾、钠、钙和镁。所述碳化硅：粒径15-20μm，纯度＞99%；
2）成型：取60g坯料装入直径为5cm的圆片形模具，成型压力70kN，保压时间18s，制得圆片状坯体；
3）干燥：将坯体放入电热鼓风恒温干燥箱中干燥48h，干燥温度为100℃，制得样品1；
4）烧成方法：采用石墨粉4包裹样品1进行埋烧制得红柱石/碳化硅复相储热陶瓷，在埋烧的匣钵3上盖上盖板2，让其不完全燃烧产生CO，制造还原气氛防止样品1在烧结过程中被氧化。具体埋烧方式见图1。烧成温度：从室温升温至1000℃的升温速率为6℃/min，温度高于1000℃时升温速率为4℃/min，升至最高烧结温度1540℃；保温时间：100℃、300℃、500℃、700℃、900℃各保温40min，1000℃、1100℃、1200℃、1300℃、1400℃和1500℃各保温70min，最高烧结温度1540℃时保温190min；
实施例2制得的红柱石/碳化硅复相储热陶瓷经检测，其吸水率气孔率10.16%，体积密度2.45g·cm-3，烧结收缩率3.32%，抗折强度35.56MPa，热导率4.60W·(m·K)-1，经30次热震循环试验（室温~1000℃）后抗折强度85.24MPa，强度值提高了139.71%。
实施例3
本发明实施例中，高热导率红柱石/碳化硅复相储热陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
1）坯料制备：①坯料由红柱石、铝矾土、高岭土、滑石、碳化硅组成，其中红柱石、铝矾土、高岭土按重量百分比为：红柱石58%、铝矾土28%、高岭土14%，滑石为红柱石、铝矾土、高岭土三者总质量的12%，碳化硅为红柱石、铝矾土、高岭土三者总质量的20%；②将红柱石、铝矾土、高岭土、滑石分别球磨28h，过500目筛，得到红柱石粉、铝矾土粉、高岭土粉和滑石粉，将红柱石粉、铝矾土粉、高岭土粉和滑石粉混合均匀后加入碳化硅继续球磨，造粒，陈腐制得坯料备用。所述的红柱石中按照质量百分比的化学成分为：氧化硅40~48.5%，氧化铝50~58.5%，氧化铁1~5%及小于2%的钾、钠、钙和镁。所述碳化硅：粒径15-20μm，纯度＞99%；
2）成型：取60g坯料装入直径为5cm的圆片形模具，成型压力60kN，保压时间15s，制得圆片状坯体；
3）干燥：将坯体放入电热鼓风恒温干燥箱中干燥36h，干燥温度为100℃，制得样品1；
4）烧成方法：采用石墨粉4包裹样品1进行埋烧制得红柱石/碳化硅复相储热陶瓷，在埋烧的匣钵3上盖上盖板2，让其不完全燃烧产生CO，制造还原气氛防止样品1在烧结过程中被氧化。具体埋烧方式见图1。烧成温度：从室温升温至1000℃的升温速率为5℃/min，温度高于1000℃时升温速率为3℃/min，升至最高烧结温度1540℃；保温时间：100℃、300℃、500℃、700℃、900℃各保温30min，1000℃、1100℃、1200℃、1300℃、1400℃和1500℃各保温60min，最高烧结温度1540℃时保温180min。
实施例3制得的红柱石/碳化硅复相储热陶瓷的扫描电镜照片如图2-3所示。经检测，其吸水率气孔率10.51%，体积密度2.47g·cm-3，烧结收缩率3.34%，抗折强度36.46MPa，热导率4.60W·(m·K)-1，经30次热震循环试验（室温~1000℃）后抗折强度86.36MPa，强度值提高了136.86%。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.高热导率红柱石/碳化硅复相储热陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）坯料制备：①坯料由红柱石、铝矾土、高岭土、滑石、碳化硅组成，其中红柱石、铝矾土、高岭土按重量百分比为：红柱石55-60%、铝矾土25-30%、高岭土10-15%，滑石为红柱石、铝矾土、高岭土三者总质量的8-15%，碳化硅为红柱石、铝矾土、高岭土三者总质量的15-25%；②将红柱石、铝矾土、高岭土、滑石分别球磨24h~36h，过325~500目筛，得到红柱石粉、铝矾土粉、高岭土粉和滑石粉，将红柱石粉、铝矾土粉、高岭土粉和滑石粉混合均匀后加入碳化硅继续球磨，造粒，陈腐制得坯料备用；
2）成型：取坯料装入成型模具中，成型压力50-70kN，保压时间12-18s，制得坯体；
3）干燥：将坯体放入干燥箱中干燥24-48h，制得样品；
4）烧成方法：采用石墨粉包裹样品进行埋烧制得红柱石/碳化硅复相储热陶瓷；烧成温度：从室温升温至1000℃的升温速率为4-6℃/min，温度高于1000℃时升温速率为2-4℃/min，升至最高烧结温度1540℃；保温时间：100℃、300℃、500℃、700℃、900℃各保温20-40min，1000℃、1100℃、1200℃、1300℃、1400℃和1500℃各保温50-70min，最高烧结温度1540℃时保温170-190min。
2.根据权利要求1所述的高热导率红柱石/碳化硅复相储热陶瓷的制备方法，其特征在于，所述的红柱石中按照质量百分比的化学成分为：氧化硅40~48.5%，氧化铝50~58.5%，氧化铁1~5%及小于2%的钾、钠、钙和镁。
3.根据权利要求1所述的高热导率红柱石/碳化硅复相储热陶瓷的制备方法，其特征在于，所述碳化硅：粒径15-20μm，纯度＞99%。
4.根据权利要求1所述的高热导率红柱石/碳化硅复相储热陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤2）中成型压力60kN，保压时间15s。
5.根据权利要求1所述的高热导率红柱石/碳化硅复相储热陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤3）中干燥温度为100℃。
6.根据权利要求1所述的高热导率红柱石/碳化硅复相储热陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤3）中干燥箱采用电热鼓风恒温干燥箱。
7.根据权利要求1所述的高热导率红柱石/碳化硅复相储热陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤4）中从室温升温至1000℃的升温速率为5℃/min，温度高于1000℃时升温速率为3℃/min。
8.根据权利要求1所述的高热导率红柱石/碳化硅复相储热陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤4）中保温时间：100℃、300℃、500℃、700℃、900℃各保温30min，1000℃、1100℃、1200℃、1300℃、1400℃和1500℃各保温60min，最高烧结温度1540℃时保温180min。
9.根据权利要求1-8任一所述的制备方法制得的红柱石/碳化硅复相储热陶瓷。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108409353A (zh) * 2018-03-08 2018-08-17 武汉理工大学 用作电子烟雾化器烟油载体的SiC多孔陶瓷材料的制备方法
CN111253158A (zh) * 2020-01-21 2020-06-09 武汉理工大学 太阳能热发电吸/储热一体化刚玉/SiC陶瓷材料及其制备方法
CN111269015A (zh) * 2020-03-25 2020-06-12 武汉理工大学 一种致密化的莫来石-刚玉-SiC太阳能热发电用复相储热陶瓷材料及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101798212A (zh) * 2010-01-29 2010-08-11 王献忠 一种碳化硅-刚玉复合材质蜂窝蓄热体
CN101857447A (zh) * 2010-06-01 2010-10-13 刘光文 红柱石蜂窝蓄热体及制备方法
CN104673192A (zh) * 2013-11-29 2015-06-03 中广核太阳能开发有限公司 一种太阳能高温蒸汽发电用储热材料及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101798212A (zh) * 2010-01-29 2010-08-11 王献忠 一种碳化硅-刚玉复合材质蜂窝蓄热体
CN101857447A (zh) * 2010-06-01 2010-10-13 刘光文 红柱石蜂窝蓄热体及制备方法
CN104673192A (zh) * 2013-11-29 2015-06-03 中广核太阳能开发有限公司 一种太阳能高温蒸汽发电用储热材料及其制备方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108409353A (zh) * 2018-03-08 2018-08-17 武汉理工大学 用作电子烟雾化器烟油载体的SiC多孔陶瓷材料的制备方法
CN111253158A (zh) * 2020-01-21 2020-06-09 武汉理工大学 太阳能热发电吸/储热一体化刚玉/SiC陶瓷材料及其制备方法
CN111253158B (zh) * 2020-01-21 2022-02-01 武汉理工大学 太阳能热发电吸/储热一体化刚玉/SiC陶瓷材料及其制备方法
CN111269015A (zh) * 2020-03-25 2020-06-12 武汉理工大学 一种致密化的莫来石-刚玉-SiC太阳能热发电用复相储热陶瓷材料及其制备方法
CN111269015B (zh) * 2020-03-25 2021-06-15 武汉理工大学 一种致密化的莫来石-刚玉-SiC太阳能热发电用复相储热陶瓷材料及其制备方法

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