一种设计优化ALSICUMG系相变储热合金材料成分的方法.pdf

1、(10)申请公布号 CN 103136418 A(43)申请公布日 2013.06.05CN103136418A*CN103136418A*(21)申请号 201210530350.X(22)申请日 2012.12.11G06F 17/50(2006.01)C22C 21/02(2006.01)C22C 21/08(2006.01)(71)申请人湖南省湘电锅炉压力容器检验中心有限公司地址 410007 湖南省长沙市雨花区东塘水电街79号申请人湖南省电力公司科学研究院湘潭大学国家电网公司(72)发明人谢亿 谢国胜 尹付成 胡加瑞牟申周(74)专利代理机构长沙新裕知识产权代理有限公司 43210代

2、理人刘熙(54) 发明名称一种设计优化Al-Si-Cu-Mg系相变储热合金材料成分的方法(57) 摘要本发明公开了设计优化Al-Si-Cu-Mg系相变储热合金材料成分的方法，包括确定Al-Si-Cu-Mg四元系的热力学数据库、热力学计算软件，选定Al-Si-Cu-Mg四元系合金的一个组分、计算选定组分Al-Si-Cu-Mg四元系合金在25-2500的焓、从数据文件上找到400和800的焓，并用800的焓减去400的焓，即得到该组分Al-Si-Cu-Mg四元系合金的焓变、对比不同组分Al-Si-Cu-Mg四元系合金在400-800的焓变的大小，选择焓变较大的几种合金组分，并进行合金熔炼和量热试验

3、验证等步骤。本发明方法简便，容易实施，不需要大量的原材料和试验，可以节省时间提高效率并降低试验和材料的成本。(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书2页 附图2页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书2页 附图2页(10)申请公布号 CN 103136418 ACN 103136418 A1/1页21.一种设计优化Al-Si-Cu-Mg系相变储热合金材料成分的方法，其特征是按以下步骤进行：1）、确定Al-Si-Cu-Mg四元系的热力学数据库为cost507；2）、确定热力学计算软件并进行安装，选用的计算软件为：Thermo-Calc，Pandat；3

4、）、选定Al-Si-Cu-Mg四元系合金的一个组分；4）、打开热力学计算软件，在软件上编辑指令，设计计算的温度间隔为1度，温度区间为25-2500；5）、调用热力学数据库，运行所述计算软件，计算选定组分Al-Si-Cu-Mg四元系合金在25-2500的焓；6）、计算完成时，输出计算结果的图形和数据文件；7）、从数据文件上找到400 和800的焓，并用800的焓减去400的焓，即得到该组分Al-Si-Cu-Mg四元系合金的焓变；8）、依次重复步骤3）步骤7），可以获得其余选定组分Al-Si-Cu-Mg四元系合金在400-800的焓变；9）、对比不同组分Al-Si-Cu-Mg四元系合金在400-8

5、00的焓变的大小，选择焓变较大的几种合金组分，并进行合金熔炼和量热试验验证。权 利 要 求 书CN 103136418 A1/2页3一种设计优化 Al-Si-Cu-Mg 系相变储热合金材料成分的方法技术领域0001 本发明属于合金材料，具体涉及一种设计优化Al-Si-Cu-Mg系相变储热合金材料成分的方法。背景技术0002 Al-Si-Cu-Mg四元系合金是一种潜在的铝基高温相变储热材料，具有储热密度大，导热率高，过冷度小，反复相变后性能稳定以及过程易控制等特点，适合做太阳能热发电系统中的储热材料。0003 合金储热效果的优劣取决其在特定吸放热温度区间的焓变大小。在外界条件和吸放热温度区间一定

6、的情况下，合金的成分是储热材料焓变大小唯一的变量。因此，要获得Al-Si-Cu-Mg四元合金系在400-800特定吸放热温度区间较佳的储能性能，需对该四元合金系的成分进行设计优化，并测量其在400-800特定吸放热温度区间的焓变。常规的方法是结合相图配制大量的不同组分的Al-Si-Cu-Mg四元合金，熔炼后进行材料量热试验，以测量该种组分合金的焓变。这种常规的试验方法耗时长，效率低，同时需要大量的原材料和试验，成本高。发明内容0004 本发明的目的在于提供一种设计优化Al-Si-Cu-Mg系相变储热合金材料成分的方法，该方法具有简便、效率高和成本低的特点。0005 实现本发明目的采用的技术方案

7、是：设计优化Al-Si-Cu-Mg系相变储热合金材料成分的方法，按以下步骤进行：1）、确定Al-Si-Cu-Mg四元系的热力学数据库为cost507；2）、确定热力学计算软件并进行安装，选用的计算软件为：Thermo-Calc，Pandat；3）、选定Al-Si-Cu-Mg四元系合金的一个组分；4）、打开热力学计算软件，在软件上编辑指令，设计计算的温度间隔为1度，温度区间为25-2500；5）、调用热力学数据库，运行所述计算软件，计算选定组分Al-Si-Cu-Mg四元系合金在25-2500的焓；6）、计算完成时，输出计算结果的图形和数据文件；7）、从数据文件上找到400 和800的焓，并用80

8、0的焓减去400的焓，即得到该组分Al-Si-Cu-Mg四元系合金的焓变；8）、依次重复步骤3）步骤7），可以获得其余选定组分Al-Si-Cu-Mg四元系合金在400-800的焓变；9）、对比不同组分Al-Si-Cu-Mg四元系合金在400-800的焓变的大小，选择焓变较大的几种合金组分，并进行合金熔炼和量热试验验证。说 明 书CN 103136418 A2/2页40006 本发明的特点在于借助于成熟的热力学计算软件和较完整的Al-Si-Cu-Mg四元合金热力数据库，基于相图热力学计算技术对不同组分Al-Si-Cu-Mg四元系合金材料在特定吸放热温度区间的焓变进行计算，最后选择几种组分进行常规

9、试验验证。本发明方法简便，容易实施，不需要大量的原材料和试验，可以节省时间提高效率并降低试验和材料的成本。 附图说明0007 图1 是Al-4%Cu-12%Mg-7%Si合金焓随温度的变化图。0008 图2是Al-4%Cu-4%Mg-7%Si合金焓随温度的变化图。具体实施方式0009 以Al-4%Cu-12%Mg-7%Si和Al-4%Cu-4%Mg-7%Si合金为例说明本发明的方法步骤：1）、确定Al-Si-Cu-Mg四元系的热力学数据库，本发明计算选取的数据库来自cost507；2）、确定热力学计算软件并进行安装，选用的计算软件为：Thermo-Calc，Pandat； 3）、从cost50

10、7数据库中调出Al-Si-Cu-Mg四元系的热力学数据，选定Al-Si-Cu-Mg四元系合金的一个组分，即Al-4%Cu-12%Mg-7%Si；4）、打开热力学计算软件，在软件上编辑指令，设计计算的温度间隔为1度，温度区间为25-2500； 5）、调用热力学数据库，运行所述计算软件，计算选定组分Al-4%Cu-12%Mg-7%Si四元系合金在25-2500的焓；6）、输出计算结果的数据文件和图形，Al-4%Cu-12%Mg-7%Si合金焓随温度的变化图见图1；7）、从数据文件上找到400 和800的焓，并用800的焓减去400的焓，即得到该组分Al-4%Cu-12%Mg-7%Si四元系合金的焓

11、变，为27405J/mol（971.6018J/g）；8）、选定另一合金Al-4%Cu-4%Mg-7%Si，依次重复步骤3）步骤7），可以获得该合金的计算结果，Al-4%Cu-4%Mg-7%Si合金焓随温度的变化图见图2；并计算其焓变为25921J/mol（912.0048J/g）；9）、对比Al-4%Cu-12%Mg-7%Si和Al-4%Cu-4%Mg-7%Si四元系合金在400-800的焓变的大小，选择焓变较大的Al-4%Cu-12%Mg-7%Si合金组分，经合金熔炼和量热试验得到验证。说 明 书CN 103136418 A1/2页5图1说 明 书 附 图CN 103136418 A2/2页6图2说 明 书 附 图CN 103136418 A