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HVOF与APS制备Ni-Mo基非真空中高温太阳能选择性吸收涂层

来源:论文学术网
时间:2024-08-18 21:44:20
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HVOF与APS制备Ni-Mo基非真空中高温太阳能选择性吸收涂层【摘要】:太阳能选择性吸收涂层是指在紫外-可见-近红外光谱范围内具有高的吸收率,而在中远红外光谱范围内具有低的发射率

【摘要】:太阳能选择性吸收涂层是指在紫外-可见-近红外光谱范围内具有高的吸收率,而在中远红外光谱范围内具有低的发射率的一种涂层。目前采用较多的制备工艺为磁控溅射、电镀、溶胶-凝胶等,这些方法制备的涂层具有优良的选择性吸收性能,但受制于其制备工艺,涂层只能用于真空或者低温环境下,这大大限制了太阳能光热发电的发展。 在本文的研究中,首先采用VB程序语言设计了太阳能选择性吸收涂层吸收率计算程序,并进行了验证,结果显示程序具有较高的精度,满足涂层吸收率计算的要求。 论文以团聚的Ni-Mo-Co复合粉末为原料,通过超音速喷涂工艺(HVOF)制备选择性吸收涂层,并与大气等离子喷涂(APS)制备的涂层进行了比较;在此基础上在涂层表面通过溶胶-凝胶的方法制备了一层减反层,并对复合涂层的选择性吸收性能、抗热震性能以及耐中性盐雾腐蚀性能进行了检测和分析。 实验采用喷雾造粒制备了Ni:Mo=7:3,Co含量分别为5wt%,10wt%和15wt%的三种复合粉末,并使用HVOF和APS制备了相应的涂层。研究表明,两种工艺制备的涂层其吸收率均为0.78左右,HVOF制备涂层的发射率为0.39,而APS制备的涂层的发射率在0.56左右,且随着Co含量的增加,两种工艺制备涂层的吸收率和发射率均有所提高,但发射率上升更快;此外,在HVOF制备的涂层中,随着Co含量的增加,涂层组织中的未熔融颗粒数量变少,熔融效果更好。通过和APS制备的涂层对比,发现HVOF制备的涂层具有更好的组织结构和更低的发射率,综合结果表明,HVOF工艺更适合Ni-Mo-Co复合粉末涂层的制备。 在HVOF制备的涂层上通过溶胶-凝胶法制备了SnO_2/Al_2O_3减反层,结果表明,涂层的选择性吸收性能有很大提高,吸收率分别为0.904/0.880,发射率为0.286/0.279;在600℃经过100次热震实验后,涂层性能稳定;复合涂层的中性盐雾腐蚀试验结果显示,增加SnO_2的复合涂层在48h后失效,增加Al_2O_3的复合涂层在96h后,表面基本无变化,且性能稳定。 研究表明,在HVOF涂层表面制备Al_2O_3减反层后,涂层的选择性吸收性能良好,抗热震性能及耐中性盐雾腐蚀性能稳定,具有良好的应用前景。 【关键词】:HVOF APS 选择性吸收 减反层
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TB306
【目录】:
  • 中文摘要4-5
  • Abstract5-7
  • 目录7-9
  • 第1章 绪论9-20
  • 1.1 理论基础9
  • 1.2 吸收率和发射率的计算9-10
  • 1.3 太阳能涂层的分类10-13
  • 1.3.1 本征吸收涂层11
  • 1.3.2 半导体—金属反射复合涂层11-12
  • 1.3.3 金属-陶瓷复合涂层12
  • 1.3.4 光干涉涂层12
  • 1.3.5 多层渐变型涂层12-13
  • 1.3.6 结构型吸收涂层13
  • 1.4 太阳能涂层的制备工艺及研究现状13-17
  • 1.4.1 电镀法13-14
  • 1.4.2 物理气相沉积法14-15
  • 1.4.3 化学气相沉积法15
  • 1.4.4 溶胶-凝胶法15-16
  • 1.4.5 热喷涂法16-17
  • 1.5 研究中存在的问题、研究意义及研究内容17-18
  • 1.5.1 研究中存在的问题17
  • 1.5.2 研究意义17-18
  • 1.5.3 研究内容及研究目标18
  • 1.6 拟采取的技术路线18-20
  • 第2章 太阳能光谱吸收率计算程序设计20-28
  • 2.1 程序设计20-26
  • 2.1.1 界面设计21-22
  • 2.1.2 反射率筛选程序设计(模块一)22-25
  • 2.1.3 吸收率计算程序设计(模块二)25-26
  • 2.2 程序结果分析26-28
  • 第3章 热喷涂粉末的制备28-38
  • 3.1 喷涂材料的选择28-29
  • 3.2 热喷涂粉末的制备29-33
  • 3.2.1 技术路线29-30
  • 3.2.2 原料、配比及团聚粉末制备30-31
  • 3.2.3 影响团聚粉末性能的因素31-33
  • 3.3 粉末性能检测33-38
  • 3.3.1 粉末的流动性及松装密度测定33-34
  • 3.3.2 粉末的物相分析34-35
  • 3.3.3 粉末形貌分析35-37
  • 3.3.4 粉末的热重—差热分析37-38
  • 第4章 HVOF 及 APS 制备 Ni-Mo-Co 涂层38-51
  • 4.1 实验设备及仪器38
  • 4.2 HVOF 制备 Ni-Mo-Co 选择性吸收涂层38-44
  • 4.2.1 选择性吸收涂层的制备38-40
  • 4.2.2 喷涂涂层测试结果分析40-44
  • 4.3 APS 制备 Ni-Mo-Co 选择性吸收涂层44-49
  • 4.3.1 涂层的制备45-46
  • 4.3.2 涂层的性能表征46-49
  • 4.4 HVOF 与 APS 制备涂层的比较49-50
  • 4.5 本章小结50-51
  • 第5章 SnO_2/Al_2O_3减反层的制备及复合涂层性能51-65
  • 5.1 减反层设计与选择51-53
  • 5.2 SnO_2/Al_2O_3前驱体溶胶的制备53-55
  • 5.2.1 SnO_2溶胶的制备53-54
  • 5.2.2 Al_2O_3溶胶的制备54-55
  • 5.3 溶胶粉末的 XRD 分析55-57
  • 5.3.1 溶胶粉末的制备55
  • 5.3.2 溶胶粉末的 XRD 图谱55-56
  • 5.3.3 SnO_2/Al_2O_3减反层的制备56-57
  • 5.4 复合涂层的性能分析57-64
  • 5.4.1 复合涂层的选择性吸收性能57-58
  • 5.4.2 复合涂层的 SEM 分析58-59
  • 5.4.3 复合涂层的热震性能分析59-61
  • 5.4.4 复合涂层的抗盐雾腐蚀性能61-64
  • 5.5 本章小结64-65
  • 第6章 结论与展望65-67
  • 6.1 结论65
  • 6.2 展望65-67
  • 致谢67-68
  • 参考文献68-71


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