1. 研究目的与意义（文献综述）

现代社会，可再生能源越来越受到人们的重视，可再生能源是我国应对节能减排、降低能耗的主要途径，而且在今后很长一段时间内对全球经济和能量应用领域都会变得越来越重要^[1]。基于太阳能集中的可再生能源技术是提供世界上不断增长的能源需求以及减轻化石燃料广泛使用所带来的负面环境影响的重要替代品^[2]。在太阳能的发电系统中热传输系统显得尤为重要，以往的热传输的传热工质主要包括水/蒸汽^[3]、导热油^[4]、熔盐^[5-6]和液态金属^[7]。虽然传热工质可以是水、导热油、熔盐，但是这三种传热工质都有自己的局限性，其中水和油的热机效率很低^[8-9]。而熔盐的熔点又太高^[10]。与它们相比金属和合金具有导热系数高、温度范围广、性能稳定等优点，所以受到了学者们的广泛关注，目前为止，针对传热已经开发出了很多的合金，并且已经发表了关于这些合金的微观结构和热学性质，Sn-Bi系的合金就是被开发出来的一种，它的热物性^[11-13]和润湿性^[14-16]已经得到了大量的研究，以Sn-58Bi为例，其热导率为21 W/M·K ，合金密度为8.75 g/cm³，熔点为138 ℃，相较于传统传热材料而言，Sn-Bi系合金的熔点、比热容和相变潜热较低，但其密度大，所以它的质量储热密度低，而体积储热密度高，基于这点性质，Sn-Bi系的合金很适合用作对体积要求高而对重量要求不高的情况，是太阳能发电的热传输系统的理想材料，应用前景很广阔。由 Sn、Bi、Zn、In 等低熔点金属元素构成的低熔点合金具有密度高、熔点低、沸点高的特点，在中高温传热储热材料方向也有应用前景 ^[17]，由于这一系合金传热工质的使用温度都较高，而且它在高温使用时对封装容器腐蚀行为的研究也较少，尤其是添加合金元素对合金基体在高温使用条件下的腐蚀机理还不明确，所以就很有必要对添加合金元素之后的合金的高温腐蚀性能进行研究。

本课题以Sn-Bi-Zn共晶合金为基体，然后加入一定量的In单质，用现代测试技术分析(Sn-50Bi-2Zn)-7In的热物性，研究高温时(Sn-50Bi-2Zn)-7In传热工质的腐蚀性能，并且对腐蚀后的容器材料及合金的微观形貌结构、元素分布和成分进行分析，为低熔点合金作为传热工质在高温使用时的容器提供参考。

2. 研究的基本内容与方案

2.1研究的基本内容

1.合金的热物理性能测试：以sn-bi-zn传热工质为基体，向其中加入质量分数为7%的in单质进行熔炼、浇铸，采用dsc、xrd、sem、lrf等测试分析合金的结构及热物性参数。

2.合金与钢结构材料的高温腐蚀性研究：将合金试样和测试用的304不锈钢片、316不锈钢片、20碳钢片和陶瓷片放在304不锈钢密封容器中进行腐蚀实验，通过sem分析腐蚀形貌，用配置的能谱仪分析合金组分在扩散介质中的分布情况，并对(sn-50bi-2zn)-7in高温腐蚀性能进行评估。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第4－7周：按照设计方案，完成材料的制备及物相和性能的表征。

第8－11周：对容器材料的腐蚀形貌进行观察，运用腐蚀动力学分析扩散系数与不同钢材料之间的关系，测试分析钢材料中溶解元素对基体合金成分及热物性的影响。

4. 参考文献（12篇以上）

1. osorio j d, hovsapian r, ordonez j c. effect of multi-tank thermal energy storage, recuperator effectiveness, and solar receiver conductance on the performance of a concentrated solar supercritical co 2 -based power plant operating under different seasonal conditions[j]. energy, 2016, 115:353-368.

2. 陈德明, 舒杰, 李戬洪,等. 用于太阳热发电的铅-铋合金传热特性分析[j]. 动力工程学报, 2008, 28(5):812-815.

3. hadjieva m m, bozukov m, gutzov i. next generation phase change materials as multifunctional watery suspension for heat transport and heat storage[j]. mrs proceedings, 2009, 1188:627.

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