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。

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第1章 绪论

1.1 理论基础

1.2吸收率和发射率的计算

1.3 太阳能涂层的分类

1.4 太阳能涂层的制备工艺及研究现状

1.5研究中存在的问题、研究意义及研究内容

1.6 拟采取的技术路线

第2章 太阳能光谱吸收率计算程序设计

2.1 程序设计

2.2 程序结果分析

第3章 热喷涂粉末的制备

3.1 喷涂材料的选择

3.2 热喷涂粉末的制备

3.3 粉末性能检测

第4章 HVOF及APS制备Ni-Mo-Co涂层

4.1 实验设备及仪器

4.2 HVOF制备Ni-Mo-Co选择性吸收涂层

4.3 APS制备Ni-Mo-Co选择性吸收涂层

4.4 HVOF与APS制备涂层的比较

4.5 本章小结

第5章 SnO2/Al2O3减反层的制备及复合涂层性能

5.1减反层设计与选择

5.2 SnO2/Al2O3前驱体溶胶的制备

5.3 溶胶粉末的XRD分析

5.4 复合涂层的性能分析

5.5 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献