01研究意义

对于新一代高温太阳能热发电系统，基于超临界二氧化碳布雷顿动力循环系统具有很好的高温(℃)应用前景，但是，实际应用最大的技术障碍在于未能开发出高温下性能稳定的热交换器。

本文就提出了一种陶瓷金属复合材料作为印刷电路板型热交换器后，高温环境下表现出优异的力学、热学个化学性能。

02材料性能

碳化锆：超高熔点K；在-K高温环境下具有较高热导率40±5；热膨胀性小，K-K热膨胀率为0.46%；抗高温蠕变性能好；高温抗氧化性能差。钨金属：超高熔点K；在-K高温环境下具有较高热导率±13；热膨胀性小，K-K热膨胀率为0.35%；在小于K温度下发生脆性-延展性转变（对制备连续性复合材料有利）；高温抗氧化能力弱。

03抗氧化能力差解决方案

图1.1采用铜层包裹图1.2样品图

Cu层高温下抗氧化机理：基于sCO2的布雷顿循环

反应方程式

也即是，在超临界二氧化碳中掺入一定比例(50partspermillion,百万分之50)的一氧化碳气体，提高其抗氧化能力。

04复合材料性能测试

图2.1复合材料成分测试图2.2在K和20MPah腐蚀情况图2.3sCO2布雷顿循环传热性能

05实验结果

ZrC/W复合材料：高温下具有较好的传热性能、延展性抗蠕变和断裂能力强，但抗氧化能力差；压力失效强度超过MP。成分58.1%左右的ZrC+35.7%左右的W+杂质(2.2%左右的WC，4%左右的Cu)；在k温度下，热导率66左右，是其他铁基和镍基合金的2-3倍。

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