W掺杂Ni-AlN光谱选择性吸收涂层高温稳定性研究

【摘要】本论文以提高Ni-AlN太阳光谱选择性吸收涂层的高温稳定性为初衷，研究了Ni-AlN光谱选择性吸收涂层高温条件下的性能退化机制，探讨了W掺杂量对Ni1-xWx红外反射层结构稳定性、Ni1-xWx/Ni-AlN（II）/Ni-AlN（I）/AlN光谱选择性吸收涂层高温稳定性以及Ni1-x’Wx’/Ni1-xWx-AlN（II）/Ni1-xWx-AlN（I）/AlN光谱选择性吸收涂层高温稳定性的影响，得出以下结论：（1）Ni-AlN光谱选择性吸收涂层的最佳膜层结构为：Ni（200nm）/Ni0.46-AlN（60nm）/Ni0.28-AlN（30nm）/AlN（35nm），涂层吸收率α=0.906，发射率ε=0.14（100℃），光谱选择性良好。（2）高温条件下Ni-AlN光谱选择性吸收涂层的退化主导机制是：Ni红外反射发生回复再结晶，晶粒取向发生显著变化，表面变得不平整，光谱反射率降低，从而导致Ni/Ni-AlN（II）/Ni-AlN（I）/AlN光谱选择性吸收涂层光学性能的退化；金属红外反射层结构的稳定性对Ni-AlN光谱选择性吸收涂层的高温稳定性具有重要影响，选择结构稳定性良好的Mo作Ni-AlN光谱选择性吸收涂层的红外反射层可以显著改善其高温稳定性。（3）W掺杂可显著改善Ni红外反射层的结构稳定性，从而改善Ni1-xWx/Ni-AlN（II）/Ni-AlN（I）/AlN光谱选择性吸收涂层的高温稳定性；当W掺杂量x=0.18（18at.%）时，Ni1-xWx红外反射层的结构稳定性最佳，真空退火后表面形貌、光谱反射率较退火前变化最小，Ni1-xWx/Ni-AlN（II）/Ni-AlN（I）/AlN光谱选择性吸收涂层高温稳定性最佳。（4）Ni1-xWx-AlN复合膜是由Ni、非晶态的AlN、NiAl金属间化合物以及钨氮化合物等物相组成，W掺杂量对金属体积分数一定的Ni1-xWx-AlN复合膜相组成、化学结合状态以及光学常数均无显著影响；W掺杂量对Ni0.82W0.18/（Ni1-xWx）0.46-AlN/（Ni1-xWx）0.28-AlN/AlN光谱选择性吸收涂层高温稳定性具有显著影响，当W掺杂量x=0.16（16at.%）时，涂层高温稳定性最佳。
【作者】罗兴友；
【导师】付志强；
【作者基本信息】中国地质大学（北京），材料科学与工程，2014，硕士
【关键词】光谱选择性吸收涂层；W掺杂；Ni-AlN；金属红外反射层；高温稳定性；

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