首页 > 学术论文

碳化物金属陶瓷太阳能选择性吸收涂层结构设计及性能研究

来源:论文学术网
时间:2024-08-18 22:12:44
热度:

碳化物金属陶瓷太阳能选择性吸收涂层结构设计及性能研究【摘要】:近年来,随着能源和环境问题的日益严峻,世界各国都纷纷加大了对可再生能源的投入研究,而太阳能作为最丰富的可再生能源,具有

【摘要】:近年来,随着能源和环境问题的日益严峻,世界各国都纷纷加大了对可再生能源的投入研究,而太阳能作为最丰富的可再生能源,具有独特的优势和巨大的开发利用潜力。它与其他能源相比,太阳能具有安全可靠、无噪声、无污染、无需消耗燃料等优点,这是常规能源无法比拟的,因此,开发太阳能资源具有极其重要的意义。 太阳能热发电中关键技术之一是制备一种吸收率高、发射率低、性能稳定、耐候性优良的选择性吸收涂层。本文在较全面了解选择吸收涂层的基本类型、作用机理、制备方法以及国内外选择性吸收涂层研究工作的最新成果的基础上,结合目前太阳能发电现状和发展,开展了热喷涂制备太阳光谱选择性吸收涂层的研究。 首先,本文选用WC-12Co、NiCr-Cr3C2粉末,采用HVOF热喷涂工艺,制备了不同热物理性能的WC-12Co和NiCr-Cr3C2太阳光谱选择性吸收涂层,并对所制备涂层的表面形貌、相结构等性能进行了分析。研究表明:采用HVOF工艺制备的涂层孔隙率低,粒子变形充分,与微米、亚微米结构WC-12Co相比,纳米结构的WC-12Co涂层出现了较严重的氧化脱碳,其相结构主要由WC、Co和少量的W2C组成,NiCr-Cr3C2涂层相结构主要由NiCr、Cr3C2、Cr7C3组成。 其次,采用紫外-可见-近红外分光光度计和红外光谱仪分别对吸收率、反射率进行了测定,并对其结果进行了研究。结果表明:粉末的原始尺寸、涂层表面状态、金属含量都会影响涂层的吸收率及反射率,而高红外反射底层对其无明显影响。在三种不同原始尺寸的WC-12Co涂层中,尺寸由微米变化到亚微米,其吸收率有所提高,而发射率相应降低,当由亚微米变化到纳米时,虽然其发射率有所降低,但其吸收率有明显的下降。 第三,研究了表面状态对涂层光学性能的影响,通过比较具有不同粗糙度的亚微米结构WC-12Co涂层,表明在一定的范围内,粗糙度越小,吸收率越高,而发射率越低。 第四,研究了两种不同金属含量的NiCr-Cr3C2涂层的光学性能,NiCr金属合金含量越低,吸收率越大,但发射率也相应升高。 最后,研究了亚微米结构WC-12Co涂层的耐候性和抗高温氧化性能,在经过两个月的大气环境条件下试验,涂层没用出现脱落和破裂,经高温实验后,涂层的主要相、吸收率与发射率基本上没有变化,表明涂层具有优异的耐候性和抗高温氧化性能。 综合各研究结果表明:采用超音速热喷涂技术制备的太阳光谱选择性吸收涂层具有较优异的光学性能。 【关键词】:太阳能 选择性吸收涂层 吸收率 发射率
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TG174.4
【目录】:
  • 摘要4-6
  • Abstract6-11
  • 第1章 引言11-20
  • 1.1 课题提出的背景11
  • 1.2 太阳能热利用现状11-13
  • 1.2.1 太阳能热水器11-12
  • 1.2.2 太阳房12
  • 1.2.3 太阳能发电12-13
  • 1.3 太阳能热发电系统分类13-16
  • 1.3.1 槽式太阳能热发电系统13-14
  • 1.3.2 碟式太阳能热发电系统14-15
  • 1.3.3 塔式太阳能热发电系统15-16
  • 1.4 太阳光谱选择性吸收涂层提出与研究进展16-18
  • 1.5 本论文的主要研究内容及其意义18-19
  • 1.6 本章小结19-20
  • 第2章 太阳光谱选择性吸收涂层分类及制备方法20-33
  • 2.1 太阳光谱选择性吸收涂层吸收原理20-22
  • 2.1.1 太阳光谱强度计算及其光谱的组成20-21
  • 2.1.2 吸收、反射和透射原理21-22
  • 2.1.3 涂层选择性吸收原理22
  • 2.2 太阳光谱选择性吸收涂层分类22-27
  • 2.2.1 本征吸收涂层22-25
  • 2.2.2 光干涉型涂层25-26
  • 2.2.3 多层渐变膜型涂层26
  • 2.2.4 金属陶瓷复合涂层26-27
  • 2.2.5 光学陷阱涂层27
  • 2.3 太阳光谱选择性吸收涂层制备方法27-29
  • 2.3.1 电镀27-28
  • 2.3.2 化学气相沉积28
  • 2.3.3 物理气相沉积28-29
  • 2.4 热喷涂技术原理、特点及分类29-30
  • 2.5 几种常用的热喷涂工艺30-32
  • 2.6 本章小结32-33
  • 第3章 太阳光谱选择性涂层设计与试样制备33-42
  • 3.1 涂层材料成分及结构设计33-37
  • 3.1.1 涂层材料选择33
  • 3.1.2 WC-12Co粉末成分及结构设计33-36
  • 3.1.3 NiCr-Cr_3C_2粉末成分及结构设计36-37
  • 3.2 高红外金属反射层设计37-38
  • 3.2.1 高红外反射底层材料的选择37-38
  • 3.2.2 喷涂工艺方法的选择38
  • 3.3 吸收涂层工艺方法的选择38-39
  • 3.4 涂层的厚度39-40
  • 3.5 涂层制备过程40-41
  • 3.5.1 喷涂前的准备40-41
  • 3.5.2 喷涂工艺参数的确定41
  • 3.6 本章小结41-42
  • 第4章 太阳光谱选择性吸收涂层的性能研究42-61
  • 4.1 太阳光谱发射率与吸收率测定原理42-46
  • 4.1.1 光学中几个基本定律42-43
  • 4.1.2 太阳光谱吸收率测定原理43-46
  • 4.1.3 太阳光谱发射率测定原理46
  • 4.2 涂层光学性能测试装置概况46-48
  • 4.3 涂层光学性能测量及计算48-51
  • 4.4 实验结果及探讨51-57
  • 4.4.1 不同粉末结构WC-12Co涂层的光学性能分析51-53
  • 4.4.2 涂层表面状态对其光学性能的影响53-55
  • 4.4.3 红外反射底层对涂层光学性能影响55
  • 4.4.4 不同金属含量NiCr-Cr_3C_2涂层的光学性能分析55-57
  • 4.5 涂层抗高温氧化性能研究57-59
  • 4.6 涂层耐环境性能研究59-60
  • 4.7 本章小结60-61
  • 第5章 结论61-63
  • 5.1 本文结论61-62
  • 5.2 对今后工作的建议62-63
  • 参考文献63-66
  • 致谢66-67
  • 攻读硕士学位期间发表的论文和参加的科研项目67


您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

HVOF用高性能硬质合金喷涂粉末的制备技术及其基础理论研究    贡太敏

钨-氮化铝太阳能选择性吸收表面的研制    谢光明,于凤勤

太阳能吸热涂层的研究现状    苏畅,邓纶浩,何柳

太阳能选择性吸收涂层的研究进展    李立明;

太阳能中高温光谱选择性涂层的研究进展和应用    廖伟初;柯秀芳;

Preparation and thermal stability on non-vacuum high temperature solar selective absorbing coatings    

太阳能选择性吸收涂层    胡万里,李长友

双级蓄热与双运行模式的塔式太阳能热发电系统    宿建峰;韩巍;林汝谋;杨敏林;

紫外可见分光光度计及其应用    吴文铭;

太阳能热发电及其聚光装置的现状与比较    金晓雷;王培红;

太阳能热发电系统分析    高嵩;侯宏娟;

耐候性太阳选择性吸收涂层的研究    黄群武

WC-12Co粉末结构特性对其超音速火焰喷涂层抗汽蚀性能的影响    曹正黄

新型紫外可见分光光度计光源光学系统的研究与设计    尹扬岚

大型船舶柴油机气缸套再制造中涂层设计与制备工艺研究    曾志龙

温度变化对ZM5镁合金表面扩渗层组织的影响    马幼平,温维新,刘鹏飞,徐可为

坡缕石对三元硼化物陶瓷涂层磨损的影响    时海芳;郜世喜;马壮;董世知;李智超;

木材的化学镀研究    黄金田,赵广杰

适于深井钻杆的自熔合金喷焊层磨损特性研究    戴中华,赵文轸,黄安

水轮机过流部件用高耐磨耐蚀涂层制备技术    张阁,周香林,张济山,孙东柏

CoNiWP合金化学镀过程中镀层磁性能的变化    李丹虹,程旭东,王晋春,杨章富

内燃机活塞环陶瓷涂层研制    王汉林;万宇杰;童幸生;

一种简便实用的钢铁防锈擦涂磷化液的研制    王树成;

粒子扁平现象研究现状及发展    杨焜;高玲;福本昌宏;李雪峰;

真空熔覆镍基合金-碳化钨复合涂层的研究    黄柳仙;曹玉鹏;林晨;周明升;赵小军;

国内外平板太阳能涂层简析    周淑军;左睿;

太阳能光谱选择性吸收保护涂层    杨中周;于翔;肖国丰;付志强;

用于非真空太阳能吸热管的莫来石结合碳化硅高温涂层的研制    徐晓虹;骞少阳;吴建锋;方斌正;冷光辉;刘孟;

高效太阳能集热厢式干燥房的设计    刘瑜;王海;张慧媛;郭雪霞;苏海泉;

铝基硅氧化物陶瓷薄膜摩擦磨损性能研究    张际亮;郦剑;沃银花;刘立;

瓦楞辊再生新工艺的研究    郑开陆;

太阳能热发电技术发展综述    李万杰;朱静;元复兴;马培元;庞博;

平板型太阳能空气集热器研究进展    李丽艳;

自然环境中太阳能电站高温吸热涂层材料结构设计和研制    程旭东;叶卫平;丁彰雄;宫殿清;李光磊;王辉;张朴;万倩;王珂;马涛;王涛;罗干;

溶胶-凝胶法制备Ni-NiO涂层的选择性吸收性能研究    罗干;耿泳;刘芸芸;聂臻;李擎煜;叶卫平;程旭东;

熔融盐高温斜温层混合蓄热的热过程特性    左远志

多金属热锻模热应力缓解机理及方法研究    潘成刚

太阳能辅助燃煤发电系统热力特性研究    阎秦

HfO_2薄膜的溅射制备及其性能研究    马紫微

碟式斯特林太阳热发电系统太阳模拟器的设计与实验研究    杜景龙

钨及钨合金零部件等离子喷涂近净成形技术研究    王跃明

绝缘子超疏水涂层制备方法与防冰性能研究    赵玉顺

太阳能相变蓄热供暖系统理论及实验研究    李志永

液质发酵食品紫外光谱特性研究及鉴真技术体系建立    解华东

异质金属体系扩散行为和界面反应的强磁场控制研究    李东刚

稀土元素对Ni60自熔性合金涂层组织和性能的影响    苏志俊

数据挖掘在陶瓷涂层制备中的应用    谷琳

激光束扫描方式对40Cr表面改性层组织性能的影响    相珺

纯铜表面金属夹嵌陶瓷复合涂层技术研究    孙丽月

Fe-C-Cr-V-Ti系高硼堆焊合金显微组织及耐磨性研究    李煌

PET的电致发光与光致发光联合测量及其模拟仿真    倪海芳

LaB_6光学性质的第一性原理计算及实验研究    肖立华

水性锌—铝基金属微粉涂层的选料及涂层组织性能研究    李召伟

太阳能高效吸热陶瓷材料的研究    刘孟

以CNTs为添加剂制备高性能Lyocell纤维的研究    管宝辉

超音速火焰喷涂理论与技术的研究进展    王志健,田欣利,胡仲翔,谢风宽

基体表面粗糙度对HVOF喷涂WC-Co粒子变形的影响    马壮;曹素红;王富耻;柳彦博;肖雄;

超音速喷涂技术在再制造中的应用    查柏林;王汉功;苏勋家;

球形烧结态Cr_3C_2-25%NiCr复合粉末制备研究    李振铎;于月光;曾克里;任先京;贾贤赏;

利用离心喷雾干燥制备球形粉体的工艺因素研究    钟余发;程小苏;曾令可;税安泽;王慧;刘平安;

超音速火焰喷涂Fe基非晶合金涂层的性能研究    潘继岗,樊自拴,孙冬柏,俞宏英,李辉勤,王旭东,孟惠民

先进飞机结构材料的发展    赵振业,赵英涛,何鲁林,全宏声

Ni对超音速火焰喷涂合成TiC-Ni涂层组织和耐磨性能的影响    姚海玉,王引真,王海芳,王玮

300M钢基体上高速火焰喷涂WC-17Co和WC-10Co4Cr涂层的疲劳和抗盐雾腐蚀性能    周克崧;邓春明;刘敏;宋进兵;邓畅光;

一种超高强度钢构件抗疲劳实验研究    赵振业;宋德玉;李向斌;杨树勋;马新闻;

钨及钨合金零部件等离子喷涂近净成形技术研究    王跃明

HVOF喷涂自润滑复合涂层的形成机理及特性研究    章小峰

WC-17%Co热喷涂粉末及其耐磨涂层制备的研究    张敬国

超音速火焰喷涂粉末制备工艺研究    周雄

超音速火焰喷涂WC-Co涂层性能研究    李南翔

等离子喷涂Al_2O_3-TiO_2涂层工艺与摩擦学性能研究    张彬

超音速火焰喷涂理论与技术的研究进展    王志健,田欣利,胡仲翔,谢风宽

超音速火焰喷涂燃烧室燃气成分与温度的计算    侯根良,王汉功,袁晓静,苏勋家

送粉参数对超音速火焰喷涂粒子速度与温度的影响    侯根良,王汉功,袁晓静,苏勋家

超音速火焰喷涂涂层耐泥浆冲蚀性研究    肖明颖;王引真;徐依吉;秦清彬;

粉末的物理性能对热喷涂涂层的影响    陈国安,颜永根,杨王玥,孙祖庆

基体表面粗糙度对HVOF喷涂WC-Co粒子变形的影响    马壮;曹素红;王富耻;柳彦博;肖雄;

粘着磨损预防    陈应国

谈谈溶胶─凝胶浸镀法的基本原理    王德宪

内燃机缸套的松孔镀铬    李梅魁;

东风4型内燃机车柴油机气缸套激光热处理    左养秀

表面工程技术在发动机零部件修复与强化中的应用    史佩京;徐滨士;刘世参;

多通道凹面光栅紫外可见分光光度计的设计和研究    万峰

煤基化工—动力多联产系统开拓研究    高林

再制造关键技术研究    谢立伟

纳米结构WC-12Co超音速火焰喷涂层制备工艺及抗汽蚀性能研究    张云乾

小型光纤光谱仪的研究    王宇

新型太阳能热利用系统集成研究    袁建丽

纳米结构WC-12Co金属陶瓷涂层制备工艺及抗汽蚀机理的研究    赵刚

热喷涂(焊)层相结构的TEM研究    黄孝瑛;郭薇;潘天喜;黄仕雄;杜长久;

溅射CoCrAlY涂层对Ni_3Al金属间化合物热腐蚀抗力的影响    曾潮流;吴维;张鉴清;

金属喷涂工艺与设备    

α-磷酸三钙水解法修复牙釉质龋    马英;李思维;冯祖德;

火焰喷涂ETFE涂层的非等温结晶行为    李亚东;强克刚;李玉飞;张忠厚;张成贵;

YL-7000G烟机叶片失效原因分析    闵小兵;夏光明;吴和元;孙金贵;叶锐曾;张涌;王国强;

三种FGD湿烟囱内衬涂层耐热性的比较    张熙泉;李正奉;

三维多粗糙峰涂层等效应力分析与表征    徐中;王岳峰;仲强;王磊;徐文骥;

低表面能涂层降低流体噪声的试验研究    田军,薛群基

纳米TiO_2复合含氟聚合物涂层的制备及性能表征    贾正锋,周静芳,张治军,党鸿辛

铜基体HVOF碳化物涂层的初步研究    阎凯;侯利锋;卫英慧;赵兴国;胡兰青;许并社;

中温快速制备渗钛涂层    陈为为;何业东;王德仁;

IrO_2·Ta_2O_5涂层钛阳极失效前后的形貌特征    伍超群;张招贤;

中温快速制备渗钛涂层    陈为为;何业东;王德仁;

热处理对C/C复合材料Mo-Si-N系涂层抗氧化性能的影响    来忠红;朱景川;全在昊;尹钟大;

钛阳极涂层溶蚀失效的研究    张琼;蔡传荣;

沉积偏压对电弧离子镀TiN涂层质量的影响    张建华;张勤俭;张勤河;秦勇;毕进子;朱学诚;

高速电弧喷涂LX88涂层抗磨粒磨损性能研究    王群;丁彰雄;

镍铜氮化硼封严涂层喷涂工艺应用研究    古鸣;李丽;

喷墨打印PVC证卡涂层研究    季玉秋;

憎水防冰涂料有望成为冰雪克星    崔利娟 张燕

欧盟碳氟化合物禁令即将生效    肃纹

创新型汽车材料    吴一知

带卷涂层创新性表面设计    陶少清

环保型透气仿皮面料 风景这边独好    本期嘉宾 江苏东升艾克科技股份有限公司总经理 缪金泉

建筑幕墙用铝塑复合板    

使用无烟、不粘炊具不必恐慌    王辉

自清洁涂料:让城市更靓丽    王秀兰

自清洁涂料:让城市更靓丽    张小平

“深圳招发金属幕墙”成为首家自洁铝板制造企业    本报记者 李维雄

新型固相微萃取涂层的制备及其在环境分析中的应用    陈春燕

PVD氮化物涂层的高温摩擦磨损特性及机理研究    刘爱华

PVD氮化物涂层的冲蚀磨损特性及机理的研究    吴凤芳

等离子复合渗技术制备氧化物阻氚涂层及其性能研究    刘红兵

新型细晶Ni_3Al涂层的制备及其耐蚀性能研究    李明菲

EB-PVD制备La-CeO_2涂层的微观结构与热辐射性能研究    黄建平

Cr_2O_3/Al_2O_3阻氢渗透涂层制备与性能研究    何迪

等离子喷涂层的竞争性失效行为和寿命预测研究    康嘉杰

面向再制造的等离子喷涂层接触疲劳行为及寿命评估研究    朴钟宇

含钛镍基合金及电弧离子镀涂层的高温氧化和热腐蚀行为    杨君宝

聚一氯对二甲基苯涂层的防护性能与应用研究    李东

氮化物涂层对钛合金氧化腐蚀性能影响    陈倩

炭/炭复合材料SiC/YAG-SiC-ZrO_2涂层的制备、结构和氧化性能    郭顺

铝制内燃机缸体内壁铁基涂层摩擦学特性的研究    李博

几种多元纳米氮化物涂层的制备和高温氧化行为研究    敖永翠

Si和Y掺杂对(Ti,Al)N和(Cr,Al)N涂层结构及性能的影响    范永中

不锈钢表面抗高温氧化涂层的制备与研究    曲基双

45CT涂层高温性能及其机理研究    王剑

电厂锅炉水冷壁管涂层抗高温硫酸盐腐蚀性能研究    张武志

Cr-Al-N系涂层的成分与组织结构对其高温行为的影响    肖新生