CN107266050A - 一种陶瓷基高温储热材料及其制备方法 - Google Patents

一种陶瓷基高温储热材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107266050A
CN107266050A CN201710618250.5A CN201710618250A CN107266050A CN 107266050 A CN107266050 A CN 107266050A CN 201710618250 A CN201710618250 A CN 201710618250A CN 107266050 A CN107266050 A CN 107266050A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ceramic base
temperature heat
storage material
base high
preparation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710618250.5A
Other languages
English (en)
Inventor
王周福
李景磊
刘浩
王玺堂
马妍
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Wuhan University of Science and Technology WHUST
Original Assignee
Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuhan University of Science and Engineering WUSE filed Critical Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Priority to CN201710618250.5A priority Critical patent/CN107266050A/zh
Publication of CN107266050A publication Critical patent/CN107266050A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/10—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on aluminium oxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/6261—Milling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/63—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
    • C04B35/6303—Inorganic additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/63—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
    • C04B35/632—Organic additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3201—Alkali metal oxides or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3224—Rare earth oxide or oxide forming salts thereof, e.g. scandium oxide
    • C04B2235/3227—Lanthanum oxide or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3244—Zirconium oxides, zirconates, hafnium oxides, hafnates, or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/34—Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3418—Silicon oxide, silicic acids, or oxide forming salts thereof, e.g. silica sol, fused silica, silica fume, cristobalite, quartz or flint
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/40—Metallic constituents or additives not added as binding phase
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/40—Metallic constituents or additives not added as binding phase
    • C04B2235/402—Aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/40—Metallic constituents or additives not added as binding phase
    • C04B2235/405—Iron group metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5427—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof millimeter or submillimeter sized, i.e. larger than 0,1 mm
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/658—Atmosphere during thermal treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
    • C04B2235/9607—Thermal properties, e.g. thermal expansion coefficient

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

本发明涉及一种陶瓷基高温储热材料及其制备方法。其技术方案是：将含硅原料、铝盐、稳定剂和络合剂混合，研磨，得到研磨料；将所述铝盐、无机盐、铁粉、锰粉和铝粉混合，在50~100MPa条件下压制成型，于中性气氛和600~800℃条件下热处理，球磨，干燥，筛分，得到粒度为0.088~1mm的筛分料A和粒度小于0.088mm的筛分料B。将20~50wt%的所述研磨料、10~30wt%的所述筛分料A、20~40wt%的所述筛分料B和5~10wt%的无机盐混合，于10~30MPa条件下压制成型，在700~900℃和中性气氛条件下热处理，即得陶瓷基高温储热材料。本发明具有原料来源广、工艺简单和生产成本低的特点，所制制品的储热密度大、导热系数大、耐压强度高和热震稳定性高。

Description

一种陶瓷基高温储热材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高温储热材料技术领域。具体涉及一种陶瓷基高温储热材料及其制备方法。
背景技术
储热材料是目前应用比较广泛的新型功能材料，主要用于工业余热/废热回收利用、太阳能综合开发及高温节能等领域。储热材料主要包括显热储热材料和潜热储热材料两种。显热储热材料采用耐火材料作为吸收热量的主体，由于热量的吸收仅仅是依靠耐火材料的显热容变化，这种储热材料具有体积大、造价高、热惯性大、输出功率逐渐下降等缺点。潜热式储热材料则利用相变介质在相变过程中的吸放热特性，具有储热密度大、体积小和相变温度范围宽等优势，是热量存储技术研究的热点。
目前主要采用混合烧结法和熔融浸渗法来制备潜热储热材料，但都存在一些不足。混合烧结法是将基体材料、相变材料、添加剂等混匀，经成型、烧结后得到潜热储热材料。该法相对简单，但当烧结温度过高或相变材料含量较大时会造成相变材料的蒸发流失，从而降低材料的蓄热性能。为降低相变材料固、液转变过程中的损失，有研究者将相变材料封装在专门容器内，但会增加材料的热阻，降低传热效率、提高生产成本。熔融浸渗法则需预先制备多孔陶瓷材料，然后将液态相变材料浸渗到多孔陶瓷孔隙中，冷却制得潜热储热材料。这种方法可以避免相变材料蒸发流失，减少烧结过程体积效应。但该法需要预先制备多孔陶瓷体，相变材料的含量取决于多孔陶瓷预制体的孔径大小及其分布状态，过程较为复杂，且制作成本高。现有的储热材料还存在机械强度、导热系数及热震稳定性等性能低的问题。
此外，为了提高能量转换效率和降低成本，太阳能热利用技术正朝着更高工作温度发展，热发电的工作温度已经超过600℃，而大量工业余热的温度也非常高（超过1000℃）。这些都迫切需要开发高温潜热储热材料。然而，迄今为止，仍然没有成熟的高温潜热储热***稳定运行。
发明内容
本发明旨在克服现有技术存在的缺陷，目的是提供一种原料来源广、生产成本低和工艺简单的陶瓷基高温储热材料的制备方法，用该方法制备的陶瓷基高温储热材料的工作温度高、储热密度大、导热系数大、耐压强度高和热震稳定性高。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案的具体步骤是：
第一步、将20~40wt%的含硅原料、40~60wt%的铝盐、0.1~10wt%的稳定剂和10~30wt%的络合剂混合，研磨0.5~2小时，即得研磨料。
第二步、将20~40wt%的所述铝盐、30~50wt%的无机盐、10~30wt%的铁粉、10~30wt%的锰粉和10~30wt%的铝粉混合均匀，在50~100MPa条件下压制成型，于中性气氛和600~800℃条件下热处理0.5~3小时，冷却，粉碎，球磨，90℃干燥12小时，筛分，得到粒度为0.088~1mm的筛分料A和粒度小于0.088mm的筛分料B。
第三步、将20~50wt%的所述研磨料、10~30wt%的所述筛分料A、20~40wt%的所述筛分料B和5~10wt%的无机盐混合均匀，在10~30MPa条件下压制成型，于700~900℃和中性气氛条件下热处理0.5~3小时，即得陶瓷基高温储热材料。
所述含硅原料的粒度小于0.088mm；所述含硅原料为熔石英或为粉石英，所述熔石英中的SiO2含量大于99wt%，所述粉石英中的SiO2含量大于98wt%。
所述铝盐的粒度小于0.045mm；所述铝盐为硫酸铝或为硝酸铝，所述硫酸铝的中Al2(SO4)3·18H2O含量大于99wt%，所述硝酸铝中的 Al(NO3)3·9H2O含量大于99wt%。
所述稳定剂的粒度小于0.01mm，所述稳定剂为氧化镧粉或为二氧化锆粉，所述氧化镧粉中的La2O3含量大于99wt%，所述二氧化锆粉中的ZrO2含量大于99wt%。
所述络合剂为无水草酸或为一水柠檬酸；所述络合剂的纯度大于99wt%。
所述无机盐的粒度小于0.088mm；所述无机盐为氯化钾或为氯化钠，所述无机盐的纯度大于99wt%。
所述铁粉的粒度小于0.045mm；所述铁粉的Fe含量大于99wt%。
所述锰粉的粒度小于0.088mm；所述锰粉的Mn含量大于99wt%。
所述铝粉的粒度小于0.045mm；所述铝粉的Al含量大于99wt%。
所述中性气氛为氮气气氛或为氩气气氛。
所述球磨是按物料︰氧化锆磨球︰无水乙醇的质量比为1︰10︰5配料，放入球磨罐中，在200r/min的条件下球磨12~15小时。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：
⑴本发明以高含量相变材料为基础，控制结构材料的组成、形成与分布状态，调节结构材料与相变材料的高温反应性，所制得的陶瓷基高温储热材料的储热密度大，工作温度大于600℃。
⑵本发明利用结构材料的形成特点实现相变材料的微观分布，控制微晶在相变材料中的形成状态来调节材料的吸热、蓄热及传热行为，所制得的陶瓷基高温储热材料的导热系数高。
⑶本发明利用不同原料之间的高温反应特性，形成耐火度高、耐压强度大、热膨胀系数低和抗侵蚀性高的基体材料，所制得的陶瓷基高温储热材料的耐压强度大和热震稳定性高。
⑷本发明根据高温储热材料的结构与性能特点，将制备过程分步控制，避免采用高温煅烧等工序，既杜绝了相变材料的流失，又实现了材料结构与性能的巧妙控制。因此，本发明不仅所采用的原料来源广泛，而且生产工艺简单和生产成本低。
本发明制备的陶瓷基高温储热材料性能经检测：储热密度大于800kJ/kg；导热系数大于1.8W/( m·K)；耐压强度大于20MPa；热震稳定性(1100℃水冷)>20次。
因此，本发明具有原料来源广、工艺简单和生产成本低的特点，所制备的陶瓷基高温储热材料的工作温度高、储热密度大、导热系数大、耐压强度高和热震稳定性高。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的描述，并非对其保护范围的限制。
为避免重复，先将本具体实施方式所涉及的技术参数统一描述如下，实施例中不再赘述：
所述含硅原料的粒度小于0.088mm；所述含硅原料为熔石英或为粉石英，所述熔石英中的SiO2含量大于99wt%，所述粉石英中的SiO2含量大于98wt%。
所述铝盐的粒度小于0.045mm；所述铝盐为硫酸铝或为硝酸铝，所述硫酸铝的中Al2(SO4)3·18H2O含量大于99wt%，所述硝酸铝中的 Al(NO3)3·9H2O含量大于99wt%。
所述稳定剂的粒度小于0.01mm，所述稳定剂为氧化镧粉或为二氧化锆粉，所述氧化镧粉中的La2O3含量大于99wt%，所述二氧化锆粉中的ZrO2含量大于99wt%。
所述络合剂为无水草酸或为一水柠檬酸；所述络合剂的纯度大于99wt%。
所述无机盐的粒度小于0.088mm；所述无机盐为氯化钾或为氯化钠，所述无机盐的纯度大于99wt%。
所述铁粉的粒度小于0.045mm；所述铁粉的Fe含量大于99wt%。
所述锰粉的粒度小于0.088mm；所述锰粉的Mn含量大于99wt%。
所述铝粉的粒度小于0.045mm；所述铝粉的Al含量大于99wt%。
所述中性气氛为氮气气氛或为氩气气氛。
所述球磨是按物料︰氧化锆磨球︰无水乙醇的质量比为1︰10︰5配料，放入球磨罐中，在200r/min的条件下球磨12~15小时。
实施例1
一种陶瓷基高温储热材料及其制备方法。本实施例所述制备方法是：
第一步、将20~30wt%的粉石英、50~60wt%的硫酸铝、0.1~1wt%的氧化镧粉和10~20wt%的无水草酸混合，研磨0.5~2小时，得到研磨料。
第二步、将20~30wt%的硫酸铝、30~40wt%的氯化钾、20~30wt%的铁粉、10~20wt%的锰粉和10~20wt%的铝粉混合均匀，于50~100MPa条件下压制成型，于氩气气氛和600~800℃条件下热处理0.5~1.5小时，粉碎，球磨，90℃条件下干燥12小时，筛分，得到粒度为0.088~1mm的筛分料A和粒度小于0.088mm的筛分料B。
第三步、将20~30wt%的研磨料、20~30wt%的筛分料A、30~40wt%的筛分料B和5~10wt%的氯化钾混合均匀，在10~30MPa条件下压制成型，于氩气气氛和700~900℃条件下热处理0.5~1.5小时，即得陶瓷基高温储热材料。
本实施例制备的陶瓷基高温储热材料的工作温度大于600℃，所制制品的性能经检测：储热密度大于850kJ/kg；导热系数大于1.8W/( m·K)；耐压强度大于20MPa；热震稳定性(1100℃水冷)>20次。
实施例2
一种陶瓷基高温储热材料及其制备方法。本实施例所述制备方法是：
第一步、将30~40wt%的熔石英、40~50wt%的硝酸铝、1~5wt%的二氧化锆粉和10~20wt%的一水柠檬酸混合，研磨0.5~2小时，得到研磨料。
第二步、将30~40wt%的硝酸铝、30~40wt%的氯化钠、10~20wt%的铁粉、10~20wt%的锰粉和10~20wt%的铝粉混合均匀，在50~100MPa条件下压制成型，于氮气气氛和600~800℃条件下热处理1~2小时，粉碎，球磨，90℃条件下干燥12小时，筛分，得到粒度为0.088~1mm的筛分料A和粒度小于0.088mm的筛分料B。
第三步、将30~40wt%的研磨料、20~30wt%的筛分料A、20~30wt%的筛分料B和5~10wt%的氯化钠混合均匀，在10~30MPa条件下压制成型，于氮气气氛和700~900℃条件下热处理1~2小时，即得陶瓷基高温储热材料。
本实施例制备的陶瓷基高温储热材料的工作温度大于600℃，所制制品的性能经检测：储热密度大于820kJ/kg；导热系数大于2W/( m·K)；耐压强度大于20MPa；热震稳定性(1100℃水冷)>20次。
实施例3
一种陶瓷基高温储热材料及其制备方法。本实施例所述制备方法是：
第一步、将20~30wt%的熔石英、40~50wt%的硫酸铝、5~10wt%的二氧化锆粉和20~30wt%的无水草酸混合，研磨0.5~2小时，得到研磨料。
第二步、将20~30wt%的硝酸铝、30~40wt%的氯化钠、10~20wt%的铁粉、20~30wt%的锰粉和10~20wt%的铝粉混合均匀，在50~100MPa条件下压制成型，于氮气气氛和600~800℃条件下热处理2~3小时，粉碎，球磨，在90℃条件下干燥12小时，筛分，得到粒度为0.088~1mm的筛分料A和粒度小于0.088mm的筛分料B。
第三步、将30~40wt%的研磨料、10~20wt%的筛分料A、30~40wt%的筛分料B和5~10wt%的氯化钠混合均匀，在10~30MPa条件下压制成型，于氮气气氛和700~900℃条件下热处理2~3小时，即得陶瓷基高温储热材料。
本实施例制备的陶瓷基高温储热材料的工作温度大于600℃，所制制品的性能经检测：储热密度大于900kJ/kg；导热系数大于2W/( m·K)；耐压强度大于25MPa；热震稳定性(1100℃水冷)>20次。
实施例4
一种陶瓷基高温储热材料及其制备方法。本实施例所述制备方法是：
第一步、将20~30wt%的粉石英、50~60wt%的硫酸铝、0.1~1wt%的氧化镧粉和10~20wt%的无水草酸混合，研磨0.5~2小时，得到研磨料。
第二步、将20~30wt%的硫酸铝、40~50wt%的氯化钾、10~20wt%的铁粉、10~20wt%的锰粉和10~20wt%的铝粉混合均匀，在50~100MPa条件下压制成型，于氩气气氛和600~800℃条件下热处理0.5~1.5小时，粉碎，球磨，在90℃条件下干燥12小时，筛分，得到粒度为0.088~1mm的筛分料A和粒度小于0.088mm的筛分料B。
第三步、将20~30wt%的研磨料、20~30wt%的筛分料A、30~40wt%的筛分料B和5~10wt%的氯化钾混合均匀，在10~30MPa条件下压制成型，于氩气气氛和700~900℃条件下热处理0.5~1.5小时，即得陶瓷基高温储热材料。
本实施例制备的陶瓷基高温储热材料的工作温度大于600℃，所制制品的性能经检测：储热密度大于800kJ/kg；导热系数大于2W/( m·K)；耐压强度大于25MPa；热震稳定性(1100℃水冷)>20次。
实施例5
一种陶瓷基高温储热材料及其制备方法。本实施例所述制备方法是：
第一步、将20~30wt%的粉石英、50~60wt%的硫酸铝、0.1~1wt%的氧化镧粉和10~20wt%的无水草酸混合，研磨0.5~2小时，得到研磨料。
第二步、将20~30wt%的硫酸铝、30~40wt%的氯化钾、10~20wt%的铁粉、10~20wt%的锰粉和20~30wt%的铝粉混合均匀，在50~100MPa条件下压制成型，于氮气气氛和600~800℃条件下热处理1~2小时，粉碎，球磨，90℃条件下干燥12小时，筛分，得到粒度为0.088~1mm的筛分料A和粒度小于0.088mm的筛分料B。
第三步、将30~40wt%的研磨料、20~30wt%的筛分料A、20~30wt%的筛分料B和5~10wt%的氯化钠混合均匀，在10~30MPa条件下压制成型，于氮气气氛和700~900℃条件下热处理1~2小时，即得陶瓷基高温储热材料。
本实施例制备的陶瓷基高温储热材料的工作温度大于600℃，所制制品的性能经检测：储热密度大于860kJ/kg；导热系数大于2W/( m·K)；耐压强度大于22MPa；热震稳定性(1100℃水冷)>20次。
本具体实施方式与现有技术相比具有如下积极效果：
⑴本具体实施方式以高含量相变材料为基础，控制结构材料的组成、形成与分布状态，调节结构材料与相变材料的高温反应性，所制得的陶瓷基高温储热材料的储热密度大，工作温度大于600℃。
⑵本具体实施方式利用结构材料的形成特点实现相变材料的微观分布，控制微晶在相变材料中的形成状态来调节材料的吸热、蓄热及传热行为，所制得的陶瓷基高温储热材料的导热系数高。
⑶本具体实施方式利用不同原料之间的高温反应特性，形成耐火度高、耐压强度大、热膨胀系数低和抗侵蚀性高的基体材料，所制得的陶瓷基高温储热材料的耐压强度大和热震稳定性高。
⑷本具体实施方式根据高温储热材料的结构与性能特点，将制备过程分步控制，避免采用高温煅烧等工序，既杜绝了相变材料的流失，又实现了材料结构与性能的巧妙控制。因此，本具体实施方式不仅所采用的原料来源广泛，而且生产工艺简单和生产成本低。
本具体实施方式制备的陶瓷基高温储热材料性能经检测：储热密度大于800kJ/kg；导热系数大于1.8W/( m·K)；耐压强度大于20MPa；热震稳定性(1100℃水冷)>20次。
因此，本具体实施方式具有原料来源广、工艺简单和生产成本低的特点，所制备的陶瓷基高温储热材料的工作温度高、储热密度大、导热系数大、耐压强度高和热震稳定性高。

Claims (12)

1.一种陶瓷基高温储热材料的制备方法，其特征在于所述制备方法是：
第一步、将20~40wt%的含硅原料、40~60wt%的铝盐、0.1~10wt%的稳定剂和10~30wt%的络合剂混合，研磨0.5~2小时，即得研磨料；
第二步、将20~40wt%的所述铝盐、30~50wt%的无机盐、10~30wt%的铁粉、10~30wt%的锰粉和10~30wt%的铝粉混合均匀，在50~100MPa条件下压制成型，于中性气氛和600~800℃条件下热处理0.5~3小时，冷却，粉碎，球磨，90℃干燥12小时，筛分，得到粒度为0.088~1mm的筛分料A和粒度小于0.088mm的筛分料B；
第三步、将20~50wt%的所述研磨料、10~30wt%的所述筛分料A、20~40wt%的所述筛分料B和5~10wt%的无机盐混合均匀，在10~30MPa条件下压制成型，于700~900℃和中性气氛条件下热处理0.5~3小时，即得陶瓷基高温储热材料。
2.根据权利要求1所述陶瓷基高温储热材料的制备方法，其特征在于所述含硅原料的粒度小于0.088mm；所述含硅原料为熔石英或为粉石英，所述熔石英中的SiO2含量大于99wt%，所述粉石英中的SiO2含量大于98wt%。
3.根据权利要求1所述陶瓷基高温储热材料的制备方法，其特征在于所述铝盐的粒度小于0.045mm；所述铝盐为硫酸铝或为硝酸铝，所述硫酸铝的中Al2(SO4)3·18H2O含量大于99wt%，所述硝酸铝中的 Al(NO3)3·9H2O含量大于99wt%。
4.根据权利要求1所述陶瓷基高温储热材料的制备方法，其特征在于所述稳定剂的粒度小于0.01mm，所述稳定剂为氧化镧粉或为二氧化锆粉，所述氧化镧粉中的La2O3含量大于99wt%，所述二氧化锆粉中的ZrO2含量大于99wt%。
5.根据权利要求1所述陶瓷基高温储热材料的制备方法，其特征在于所述络合剂为无水草酸或为一水柠檬酸；所述络合剂的纯度大于99wt%。
6.根据权利要求1所述陶瓷基高温储热材料的制备方法，其特征在于所述无机盐的粒度小于0.088mm；所述无机盐为氯化钾或为氯化钠，所述无机盐的纯度大于99wt%。
7.根据权利要求1所述陶瓷基高温储热材料的制备方法，其特征在于所述铁粉的粒度小于0.045mm；所述铁粉的Fe含量大于99wt%。
8.根据权利要求1所述陶瓷基高温储热材料的制备方法，其特征在于所述锰粉的粒度小于0.088mm；所述锰粉的Mn含量大于99wt%。
9.根据权利要求1所述陶瓷基高温储热材料的制备方法，其特征在于所述铝粉的粒度小于0.045mm；所述铝粉的Al含量大于99wt%。
10.根据权利要求1所述陶瓷基高温储热材料的制备方法，其特征在于所述中性气氛为氮气气氛或为氩气气氛。
11.根据权利要求1所述陶瓷基高温储热材料的制备方法，其特征在于所述球磨是按物料︰氧化锆磨球︰无水乙醇的质量比为1︰10︰5配料，放入球磨罐中，在200r/min的条件下球磨12~15小时。
12.一种陶瓷基高温储热材料，其特征在于所述陶瓷基高温储热材料权利要求1~11项中任一项所述陶瓷基高温储热材料的制备方法所制备的陶瓷基高温储热材料。
CN201710618250.5A 2017-07-26 2017-07-26 一种陶瓷基高温储热材料及其制备方法 Pending CN107266050A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710618250.5A CN107266050A (zh) 2017-07-26 2017-07-26 一种陶瓷基高温储热材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710618250.5A CN107266050A (zh) 2017-07-26 2017-07-26 一种陶瓷基高温储热材料及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107266050A true CN107266050A (zh) 2017-10-20

Family

ID=60078717

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710618250.5A Pending CN107266050A (zh) 2017-07-26 2017-07-26 一种陶瓷基高温储热材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107266050A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109609099A (zh) * 2018-12-24 2019-04-12 江苏嘉耐高温材料有限公司 一种高温相变储热材料
CN109628068A (zh) * 2018-12-24 2019-04-16 江苏嘉耐高温材料有限公司 一种相变储热材料
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
CN117599609A (zh) * 2024-01-03 2024-02-27 上海惠志环保科技有限公司 一种三塔式rto二噁英废气处理方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102585775A (zh) * 2012-01-20 2012-07-18 中国科学院过程工程研究所 一种高温复合相变储热材料及其制备方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102585775A (zh) * 2012-01-20 2012-07-18 中国科学院过程工程研究所 一种高温复合相变储热材料及其制备方法

Non-Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会: "《GB/T 30873-2014中华人民共和国国家标准 耐火材料 抗热震性试验方法》", 31 August 2014, 中国标准出版社 *
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会: "《GB/T 5072-2008中华人民共和国国家标准 耐火材料 常温耐压强度试验方法》", 30 September 2008, 中国标准出版社 *
中国材料研究学会: "《96中国材料研讨会论文集II 材料设计与加工2 高性能复合材料》", 30 November 1997, 化学工业出版社 *
冷光辉等: "封装PCM 陶瓷储热材料的性能", 《储能科学与技术》 *
江体乾: "《化工工艺手册》", 29 February 1992, 上海科学技术出版社 *
王如竹等: "《绿色建筑能源***》", 31 October 2013, 上海交通大学出版社 *
王树庆等: "《食品中的硝酸盐与亚硝酸盐》", 30 September 2016, 中国轻工业出版社 *
王沛等: "《中药制药工程原理与设备》", 31 August 2016, 中国中医出版社 *
葛海鹏: "利用工业废渣制备太阳能蓄热材料的研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》 *
马伟明: "《氧化物陶瓷刀具与仿真切削》", 31 October 2014, 冶金工业出版社 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109609099A (zh) * 2018-12-24 2019-04-12 江苏嘉耐高温材料有限公司 一种高温相变储热材料
CN109628068A (zh) * 2018-12-24 2019-04-16 江苏嘉耐高温材料有限公司 一种相变储热材料
CN109628068B (zh) * 2018-12-24 2020-12-01 江苏嘉耐高温材料股份有限公司 一种相变储热材料
CN109609099B (zh) * 2018-12-24 2020-12-01 江苏嘉耐高温材料股份有限公司 一种高温相变储热材料
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
CN117599609A (zh) * 2024-01-03 2024-02-27 上海惠志环保科技有限公司 一种三塔式rto二噁英废气处理方法
CN117599609B (zh) * 2024-01-03 2024-07-19 上海惠志环保科技有限公司 一种三塔式rto二噁英废气处理方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107266050A (zh) 一种陶瓷基高温储热材料及其制备方法
Karagiannakis et al. Monolithic ceramic redox materials for thermochemical heat storage applications in CSP plants
JP6846616B2 (ja) 新規の材料、並びに該材料の低温領域、中温領域及び高温領域における顕熱エネルギー貯蔵システムにおける貯蔵媒体としての使用のための製造
CN102875177B (zh) 高温炉窑红外节能涂料及其制备方法
CN101656292B (zh) 一种铋碲系纳米多孔热电材料的制备方法
CN107266035A (zh) 一种以铜渣为原料的陶瓷基储热材料及其制备方法
CN110257016A (zh) 氢氧化物储热材料
KR101624310B1 (ko) 열전 재료 및 그 제조 방법
CN113443654B (zh) 一种具有电磁波调控功能的稀土掺杂尖晶石材料及其制备
CN102464972A (zh) 一种具有高磁熵变的磁制冷材料化合物及其制备方法
CN107324798A (zh) 一种陶瓷基储热材料及其制备方法
CN103626510A (zh) 原位生长制备硼酸镁晶须多孔陶瓷的方法
CN102127396B (zh) 高压制备磁致冷材料化合物及其制备方法
CN109609099B (zh) 一种高温相变储热材料
CN106865602B (zh) 石墨-钛低价氧化物复合材料的制备方法
CN105502400B (zh) 一种b4c晶须的制备方法
Gorinta et al. Synthesis of lithium orthosilicate by solution combustion technique and its microwave sintering
CN105140383B (zh) 复合掺Sr和Na的PbSe基热电材料及其制备方法
JP2017126759A (ja) 熱電材料の製造方法及び熱電素子
CN102206084B (zh) 高荷软低容重硅质隔热制品及其制备方法
CN103693962A (zh) 一种SiO2掺杂改性的La2Zr2O7陶瓷及其制备方法
CN107286914A (zh) 一种基于铁尾矿的陶瓷基储热材料及其制备方法
JP2006261384A (ja) 酸化物熱電変換材料の構造
CN109439939A (zh) 一种CuSe块体热电材料的快速制备方法
CN101817682B (zh) 一种SiC-B4C复合型热电材料的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20171020

RJ01 Rejection of invention patent application after publication