硕士学位论文Al-Si/Al2O3-SiC核壳结构颗粒的制备与性能表征THESYNTHESISANDPROPERTIESCHARACTERIZATIONOFAl-Si/Al2O3-SiCCORE-SHELLMICRO-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ClassifiedIndex:TB35U.D.C:620.172DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringTHESYNTHESISANDPROPERTIESCHARACTERIZATIONOFAl-Si/Al2O3-SiCCORE-SHELLMICRO-PARTICLESCandidate：YanYixiuSupervisor：A.P.HeFeiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MaterialScienceAffiliation：SchoolofAstronauticsDateofDefence：July,2013Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology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(Sodiumdodecylbenzenesulfonate,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析了SiC的加入对核壳-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文粒子热导率的影响，同时对核壳粒子的抗热渗漏性进行了研究分析。结果表明核壳粒子的热导率随SiC含量的