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热能储存是太阳能热发电技术的关键,也是解决能源问题的核心技术,目前正受到广泛的研究关注。储热材料的选择关系到热能储存的效率与效果,金属相变储热材料储热量高,稳定性好,广泛应用于高温储热,因此成为本文研究的出发点。本文基于Al-Si-Cu-Mg-Zn合金优良的储热性能,对材料进行成分的优化设计,使其在储热量、相变温度范围方面更加适应太阳能热发电系统的实际工作需要。本文共设计制备了Al-Cu类、Al-Si-Cu类、Al-Cu-Mg类、Al-Cu-Zn类四类合金共12个试样,通过相图分析、等离子光谱分析、金相显微分析、X射线衍射分析、差示扫描量热分析、基于阿基米德原理的排液法等分析测试方法,对试样的元素含量、金相组织、物相结构、潜热、密度进行分析与测量,并依据奈曼-柯普定律完成显热计算。结合潜热与显热以全面评价材料的储热能力,且通过密度将单位质量储热量换算为单位体积储热量,以便在有限的储热室空间里更直观地评价材料储热能力。根据测试与计算结果,本文所制备的12种铝基合金相变储热材料的储热量均大于900J/cm~3,相变温度范围为450～650℃,可用作太阳能热发电系统的储热材料。储热材料单位质量相变潜热受元素热焓值和物相组织热焓值的影响。受元素热焓值影响,Al-Cu类合金储热材料单位质量相变潜热比其余三类高,Al-Cu-Mg类合金其次;受物相组织热焓值影响,Al-Cu类中的B2合金具有最高的单位质量相变潜热值。材料的显热主要跟各组成元素的比热容及其含量有关,Al-Cu类合金的单位质量显热比其它三类要高,且B1合金显热最高。计算发现各合金显热值较可观且差值较小。结合潜热及显热来分析合金的单位质量总储热量,Al-Cu类合金的显热和潜热均高于其它三类,综合储热能力最佳;尽管Al-Cu-Mg类合金具有较高潜热值,但其显热最差,故总储热量不佳。通过添加Cu、Zn元素可增大材料密度,从而极大地提高材料单位体积总储热量。因此,Al-Cu类、Al-Cu-Zn类合金具有较大的单位体积储热量。综合所制备的材料来看,Al-Cu类中的B2合金在单位体积储热能力上表现最佳,且相变温度范围为549.2～559℃,适用于太阳能热发电系统。