能源是人类赖以生存和发展的基础,随着全球工业的迅猛发展,全球化石燃料不断减少,迫切要求各国开发利用新能源。太阳能是巨大的能源宝库,具有清洁无污染、取用方便等特点。利用太阳能进行太阳能热发电已成为人们研究的焦点,在太阳能热发电领域中,铝硅合金是一种较为理想的中高温相变储能材料,它具有储热密度高、发电效率大、无污染等特点,但是铝硅合金相变储能材料在熔融状态时会对太阳能热发电站中的容器内壁和换热管造成一定的腐蚀,从而影响整个系统的使用寿命。　　 在太阳能热发电技术中,容器和换热管的选择至关重要。本文首先根据钢的化学成分对浸蚀程度影响的理论进行研究,选择310S(0Cr25Ni20)不锈钢作为容器材料、20G钢作为换热管材料,并对310S和20G钢在Al-12.07％Si中长达1080h的腐蚀情况进行研究。实验结果表明,在整个1080h的腐蚀时间中,310S和20G钢的腐蚀速率随时间的延长而下降,1080h时的腐蚀速率分别为3.16×10-6g/(mm2·h)和4.61×10-6 g/(mm2·h),腐蚀层厚度分别为0.427mm和0.639mm。根据腐蚀试样的失重数据分析表明,试样表面腐蚀层的形成表现出抛物线生长的动力学规律。　　 利用扫描电镜、X-射线衍射、能谱等分析手段对腐蚀后样品形貌、物相、成分等进行了分析研究,研究发现310S不锈钢基体与腐蚀层交界面的形状较平整和规则,20G钢腐蚀带明显不规则整齐；310S不锈钢和20G钢试样表面均出现了Fe2Al5和FeAl3相。　　 通过对腐蚀层生长的动力学分析和微观测试分析,认为铝硅合金熔体对容器和换热管的腐蚀主要是熔体中铝原子与容器和换热管中的铁原子形成中间金属化合物,并以此向材料中扩散生长,造成材料腐蚀。　　 针对上述研究结果,为了减缓铝硅合金对容器和换热管的腐蚀,延长使用寿命,本实验利用低压等离子喷涂设备在310S和20G钢两种基体上制备了MoB/CoCr表面防护涂层,Stellite6钴基合金粘结过渡层。利用扫描电镜、X-射线衍射仪等手段对MoB/CoCr涂层的显微组织结构和物相进行了分析和研究,将制备的涂层在实验设计的条件下进行了热震实验。研究结果表明,MoB/CoCr涂层为典型的层状结构,含有CoMo2B2和CoMoB相,涂层中含有少量孔隙。本文分析了涂层孔隙形成的因为,并应用封孔技术对涂层的孔隙进行了处理。涂层的结合强度大于71MPa,且涂层具有良好的抗热震性能。　　 将喷涂有MoB/CoCr防护涂层的试样放入铝硅合金中进行长达1080h的腐蚀实验。实验结果发现,经过1080h的腐蚀后,涂层基本上保存完好,只有在涂层的表层处发现一些孔洞,孔洞的产生是由于涂层受到不断热冲击而导致的；利用XRD分析发现涂层试样表面只有CoMo2B2和CoMoB相,没有发现铝液与涂层材料发生反应生成其它相；利用EDAX分析也没有在涂层孔隙中发现Al成分存在。通过上述实验结果可以说明,在本实验中MoB/CoCr涂层具有很好的抗熔融铝硅合金腐蚀性能。　　 为了简化工艺、降低成本,本研究还制备了T1～T6涂料涂层,在干燥固化时制定出符合本实验的变速升温制度,涂层具有良好的附着力和抗热冲击性能。将涂覆有涂料涂层的试样放入到铝硅合金中进行1080h的腐蚀实验,采用扫描电镜对腐蚀后的试样截面形貌进行观察,发现相对于无涂层基体试样的腐蚀情况,涂覆涂层试样的腐蚀程度都明显减小,其中T6涂层的防护效果最为显著。腐蚀试样表面XRD分析表明,试样表面都有FeAl3和Fe2Al5相存在。相对于无涂层基体的腐蚀层厚度,涂有涂料涂层基体的腐蚀层厚度明显减小。通过对腐蚀层生长的动力学分析发现,涂覆不同涂层的两种基体腐蚀试样的生长指数都接近2,说明全部试样的腐蚀层生长遵循抛物线规律变化,是受扩散控制的长大过程。　　 本文还测试了涂层与基体总的导热系数,研究了涂层材料附近的铝硅合金在经过1080h冷热循环后的组织结构和热稳定性。结果表明,涂层与基体总的导热系数与基体的导热系数相差不大,对整个传热产生的影响很小。涂层附近的铝硅合金的组织结构中没有发现其它相,铝硅合金的潜热值降低小于10％。