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| 不同粒徑的納米鋁粉組成的鋁熱劑的性能對比研究 |
| 來源：中國粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2013-12-16 11:02:16 瀏覽次數(shù)： |
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（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/劉莉）傳統(tǒng)鋁熱劑一般是由大粒度Al粉和微米金屬氧化物組成的簡單混合體系，其主要缺點(diǎn)是Al粉氧化反應(yīng)活性低且氧化劑與還原劑的結(jié)合程度不高，常導(dǎo)致藥劑反應(yīng)速度慢、實(shí)際放熱量低、反應(yīng)過程不集中，特別是反應(yīng)的起始溫度通常很高（＞900℃），這直接影響到了它們的點(diǎn)火和燃燒性能，使其很難成為真正意義上的反應(yīng)性材料而進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用。
納米鋁熱劑具有燃燒效率高、能量釋放速率快、安全性能好等特點(diǎn)，常用來熔煉難熔金屬和焊接鋼軌，在火工品、推進(jìn)劑等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。國外研究發(fā)現(xiàn)，將鋁熱劑的粒度從微米超細(xì)化到納米級，它的反應(yīng)速度提高快，能力釋放迅速，最快可超過千倍。因此納米鋁熱劑近年來成為研究熱點(diǎn)，而尋求適合工業(yè)化生產(chǎn)的高反應(yīng)速率的納米鋁熱劑，使其在含能領(lǐng)域更加有利用價(jià)值，將其中一種或者兩種組分進(jìn)行納米化是一種有效的方法。
南京理工大學(xué)姜海晨針對鋁熱劑的反應(yīng)特點(diǎn)，制備了三種超級鋁熱劑，并對它們進(jìn)行了熱分析、點(diǎn)火溫度和燃速的對比。首先使用超聲共混的方法制備了五種由不同粒徑的納米鋁粉組成的WO3/Al納米復(fù)合粒子，然后利用溶膠-凝膠法分別制備了五組Cr2O3/Al、Fe2O3/Al納米復(fù)合粒子。其中，Al粉的平均粒度分別為40nm、50nm、70nm、100nm和200nm。
借助SEM、XRD、EDS分別對以上三種產(chǎn)物進(jìn)行了形貌和結(jié)構(gòu)表征。結(jié)果表明通過超聲共混的WO3/Al分散性很好，通過溶膠-凝膠法制備的Cr2O3/Al納米復(fù)合粒子中納米Al粉和Cr2O3粒子接觸緊密，F(xiàn)e2O3/Al納米復(fù)合粒子中納米Fe2O3能夠很好的包覆在納米Al粉的表面。
通過DSC測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，由尺寸在70～100nm的鋁粉組成的復(fù)合粒子，它們的第一個(gè)放熱峰出現(xiàn)的比其它的納米復(fù)合粒子早；通過點(diǎn)火實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，由尺寸在70～100nm的鋁粉組成的復(fù)合粒子的點(diǎn)火溫度比其它的納米復(fù)合粒子低。最后對各樣品進(jìn)行了燃速測試，結(jié)果同樣表明，由尺寸在70～100nm的鋁粉組成的納米復(fù)合粒子表現(xiàn)出最高的燃速。這說明由此尺寸范圍的納米鋁粉組成的納米復(fù)合粒子具有更加出眾的反應(yīng)特性。
單一方法雖然可制備得到某些方面性能較好的納米鋁熱劑，但更應(yīng)著重綜合現(xiàn)有各種制備方法的優(yōu)點(diǎn)，使得制備途徑更優(yōu)化。同時(shí)，保持制備過程中對顆粒形狀、粒徑的控制也是較有潛力的發(fā)展方向。
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