一种设计优化ALSICUMG系相变储热合金材料成分的方法.pdf

摘要
申请专利号：	CN201210530350.X	申请日：	2012.12.11
公开号：	CN103136418A	公开日：	2013.06.05
当前法律状态：	撤回	有效性：	无权
法律详情：	发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):G06F 17/50申请公布日:20130605\|\|\|实质审查的生效IPC(主分类):G06F 17/50申请日:20121211\|\|\|公开
IPC分类号：	G06F17/50; C22C21/02; C22C21/08	主分类号：	G06F17/50
申请人：	湖南省湘电锅炉压力容器检验中心有限公司; 湖南省电力公司科学研究院; 湘潭大学; 国家电网公司
发明人：	谢亿; 谢国胜; 尹付成; 胡加瑞; 牟申周
地址：	410007 湖南省长沙市雨花区东塘水电街79号
优先权：
专利代理机构：	长沙新裕知识产权代理有限公司 43210	代理人：	刘熙
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内容摘要

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。

权利要求书

权利要求书一种设计优化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）、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℃‑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

说明书一种设计优化Al‑Si‑Cu‑Mg系相变储热合金材料成分的方法
技术领域
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
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。
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
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。
实现本发明目的采用的技术方案是：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℃‑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。
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
图1 是Al‑4%Cu‑12%Mg‑7%Si合金焓随温度的变化图。
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
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cost507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。

资源描述

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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。

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