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太阳能是一种无环境污染、储量极为丰富的可再生能源,可转换成各种形式的能量加以利用。其中,太阳能热发电是当前最为广泛的应用之一。太阳集热器作为太阳热发电系统的关键构件,其效率直接受选择性吸收涂层的影响。然而,受材料性能、微观结构和制备方法的影响,大多数涂层仅局限于中低温应用中,不能满足太阳能热发电系统的服役要求。因此,急需探索一种新的材料体系,研发一种高温性能稳定、太阳吸收率较高、生产成本较低的新型高温选择性吸收涂层材料,以促进我国太阳能热发电技术中核心技术的发展。本文以碳化硅、苏州高岭土、α-Al2O3和滑石为主要原料制备了原位堇青石结合碳化硅复相陶瓷涂层材料,测试了样品的吸水率、气孔率、体积密度、抗折强度、抗热震性能、热膨胀系数、导热系数、吸收率和发射率等性能,并结合XRD、SEM对其抗热震机理进展了初步探讨。当堇青石引入量为10wt%时,经1300℃烧成的最佳配方A1(SiC90wt%、滑石3.97wt%、苏州高岭土4.82wt%,α-Al2O31.21wt%)样品的Wa、Pa、Db分别为10.20%、21.81%、2.14g·cm-3,抗折强度为102.36MPa,热膨胀系数为6.25×10-6℃-1,室温时的热导率为7.50W·(m·K)-1,吸收率高达0.788。A系列样品的主晶相为α-SiC、β-堇青石(2MgO·2A1203·5Si02)和方石英(α-SiO2)。热震30次后(室温～1000℃,风冷),样品的主晶相未发生变化,但衍射图谱略有弥散,Al样品强度增加了37.87%,热震后强度不减反增的原因可能是：①原料中的苏州高岭土和滑石都含有较多的TiO2,反复的热震试验使铝硅酸盐玻璃相高温下在TiO2等成核剂的促进下合成了更多的堇青石；②热震循环中有类似退火的步骤,从而提高了样品的强度；③当热震次数超过某一值后,热震次数越多就越接近淬火强化的效果；④微裂纹、气孔孔径减小以及气孔中堇青石和莫来石晶体的生成导致样品的热应力裂纹安定性因子Rst增大,从而使样品具有较好的抗热震性能。为了进一步降低材料的热发射率,在A系列配方的基础上,添加BN和H3BO3改性制备涂层材料,设计了B和C系列配方,B系列配方中的SiC为325目,C系列配方中的SiC为240目。采用XRD和SEM等现代测试手段对材料的性能和微观结构进行了表征。结果表明,经1300℃烧成的B3(325目SiC90wt%、滑石3.97wt%、苏州高岭土4.82wt%,α-A12031.21wt%,硼酸1wt%)样品的抗折强度为74.31MPa,1300℃烧成的C3(240目SiC90wt%、滑石3.97wt%、苏州高岭土4.82wt%,α-Al2O31.21wt%,硼酸1wt%)样品的抗折强度为50.17MPa、室温时的热导率达18.27W·(m-K)-1。经30次热震后(室温～1000℃,风冷),C4(240目SiC90wt%、滑石3.97wt%、苏州高岭土4.82wt%,α-Al2O31.21wt%,硼酸2wt%)样品的强度损失率均为负值,表明热震后的强度不减反增,增加率为7.42%。结合XRD和SEM分析可知,C4样品中碳化硅的特征峰强基本没有变化,而方石英的特征峰有所降低,并且产生了新的晶相—蓝晶石,有效地提高了样品的强度,因此热震后的强度不减反增。添加BN和H3BO3改性后,样品的导热通路与网络更多,因此导热性能得到显著改善。随着SiC颗粒尺寸的减小,即SiC颗粒单位体积表面积增加,复合材料的导热性能有所降低。抗氧化性能研究表明：在1000℃时氧化的碳化硅基复相陶瓷材料的钝性氧化速度表现出不完全满足抛物线的规律,抗氧化性强弱的顺序为：C3>C1>C4>B3>C2>B1>B4>B2。从氧化后样品表面的相组成分析可知,样品表面经1000℃、50h氧化后,B系列样品的主晶相为α-SIC、α-方石英和硼酸钠,C系列样品的主晶相仍为α-SiC和α-方石英。微观结构分析表明,大颗粒SiC晶体表面氧化生成的玻璃相在材料表面形成一层液相薄膜,几乎覆盖了整个材料表面,它很好地弥合了材料表面的缺陷,钝化了材料表面的微细裂纹,也保护了材料的内部免遭连续的氧化反应,材料表面的自愈合性能明显增强,极大地提高了样品的抗氧化性。当碳化硅含量为90wt%时,样品的吸收率达最高为0.788,当碳化硅含量为70wt%时,样品的发射率最低为0.639,随着碳化硅含量的减少,样品的吸收率逐渐减小。添加BN和硼酸后,样品表面形成的硼酸盐玻璃相充当了减反膜的角色,降低了样品的发射率,而又提高了样品的吸收率。随着BN和H3BO3添加量的增加,样品的吸收率逐渐升高,发射率逐渐降低；但是当BN和H3BO3的添加量超过一定量时,吸收率则不再增加,发射率反而增加。当H3BO3添加量为1wt%时样品的综合性能最佳,此时样品的吸收率达最高为0.910；当H3BO3添加量为0.5wt%时,样品的发射率达最低为0.5767。样品表面经打磨后,吸收率较打磨前有所提高,而发射率有所降低。表明样品表面的粗糙度对样品的吸收率和发射率均有较大的影响。