复合铝热剂研究进展

提高传统二元铝热剂的反应性能是近年来含能材料领域的研究热点,引入添加剂组成复合铝热剂是一种有效的方法.本文根据添加剂的作用效果及应用领域,将复合铝热剂分为燃料增强型,产气型以及改性剂添加型,综述了复合铝热剂的研究现状及其在有关工程上的应用,进而提出了复合铝热剂新的研究的方向和思路,包括新型合金燃料及合金氢化物的使用和制备、非叠氮类气体发生剂与铝热剂的复合使用、惰性添加剂的种类与添加量的影响、黏结剂在铝热剂表面的包覆技术等.     

Microstructure and Wear Behaviour of Laser-induced Thermite Reaction Al2O3 Ceramic Coating on AA7075 Aluminum Alloy

The microstructure and wear behaviour of the thermite reaction coating produced by the hybrid laser claddingremelting on AA7075 aluminum alloy for the systems of Al-CuO-SiO2, Al-Cr2O3-SiO2, Al-Fe2O3-SiO2, and Al-TiO2-SiO2 were studied. The results of the X-ray diffraction （XRD） analysis show that in all the four reaction coatings, α-Al2O3 and γ-Al2O3 phases were present at the top surface, together with various intermetallic phases, the corresponding reduced metal and Al phase in the fusion zone. Under the dry sliding condition, the wear resistance, in terms of weight loss, of the laser-clad specimens was considerably higher than that of the untreated specimen. The predominant wear mechanism of the former specimens was abrasive wear, while for the latter, it was the adhesive wear that prevailed.     

纳米碳在含能材料中的应用进展

纳米碳具有比表面积大、安全钝感、燃烧产物绿色无污染、与反应物接触面积大及易改性等优点,在调节高能炸药、推进剂、铝热剂等含能材料性能方面具有一定优势。本文总结了纳米碳对含能材料的分解特性、感度、力学性能、燃烧性能的影响、以及其用于含能材料检测、吸附、降解方面的应用进展。分析了典型纳米碳,如纳米金刚石、富勒烯、纳米碳纤维、碳纳米管和石墨烯在含能材料改性中的作用机理,并指出纳米碳在含能材料应用中存在的问题,提出未来的发展方向：（1）优化纳米碳制备工艺,解决纳米碳成本高、易团聚和批次差异较大等问题;（2）扩大纳米碳应用范围,探究洋葱碳等新型纳米碳结构以及改性纳米碳对含能材料性能的影响;（3）根据特定环境与纳米碳调节机理,优化纳米碳在含能材料性能提升中的应用条件。     

掺杂La2O3的Al/CuO铝热剂的反应特性

为了研究La₂O₃对Al/CuO铝热剂反应特性的影响,采用机械混合法制备了不同氧平衡状态,即当量比(φ)分别为1.0,1.4和1.8下的Al/CuO铝热剂,并分别掺杂2%,5%,10%,20%和30%的La₂O₃。利用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线能谱仪(EDS)、X-射线衍射仪(XRD)和差示扫描量热仪(DSC)分别对未掺杂和掺杂La₂O₃的Al/CuO铝热剂的微观形貌、元素种类、物相以及放热过程进行了研究,采用燃烧管实验、T-jump快速升温点火实验和密闭爆发器实验对其燃烧特性和产气性能进行了对比分析。结果表明,零氧平衡状态(φ=1.4)下,掺杂La₂O₃的Al/CuO铝热剂发生铝热反应的起始温度和峰值温度明显低于未掺杂La₂O₃的Al/CuO铝热剂;掺杂2%La₂O₃的Al/CuO铝热剂放热量为1772 J·g     

电泳沉积法制备纳米Al/Bi2O3铝热剂薄膜的研究

采用电泳沉积法在铜基底上成功沉积了纳米Al/Bi_2O_3铝热剂薄膜。运用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)和能谱仪(EDS)等对铝热剂薄膜的物相和形貌进行了测量与分析,并通过对比单位面积铜基底沉积前后的质量、差示扫描量热法(DSC)和激光点火试验分别探讨了沉积时间对铝热剂薄膜的质量、放热性能和燃烧性能的影响。结果表明:电泳沉积法制备的Al/Bi_2O_3铝热剂薄膜具有良好的薄膜形貌,且纳米颗粒分散均匀。沉积时间在10 min以内时,薄膜沉积速率稳定在0.785 mg/(cm~2·min)时,单位质量的薄膜放热量不变;沉积时间超过10 min后,薄膜沉积速率下降,改变了铝热剂的当量比,导致单位质量的薄膜放热量减少,薄膜燃烧的火焰强度下降;确定最佳的沉积时间为10 min。     

烟火切割热力学分析及药剂配方设计与实验

从传热学和力学两方面分析了烟火切割的理论基础,重点分析了影响烟火切割效果的主要因素的原因和解决方法.考虑价格和毒性因素,应用化学热力学理论计算了烟火药的绝热反应温度,筛选出了放热充足的铝热剂.实验观察了铝热剂的燃烧,确定了适于烟火切割的两种铝热剂为由氧化铜组成的铜铝热剂和由三氧化二铁组成的铁铝热剂.通过均匀配方设计实验...     

复合铝热剂配方及其性能研究

为了改善铝热剂的点火和燃烧性能,采用均匀设计法对Al-Fe₃O₄、Al-Ba(NO₃)₂和Al-MnO₂进行配方优化设计,然后选用SPSS(statistical program for social sciences)软件进行二次回归分析,确定了一种铝热剂配方,并外掺占其质量25%的黏结剂,获得复合铝热剂。研究其燃烧性能,试验结果表明,该复合铝热剂点燃性能好,燃烧过程分成两个阶段,整个燃烧时间持续约140 s,最高燃烧温度达1 893.32 K,能够形成较好的高温纵火效果,30 g复合铝热剂能够可靠熔穿2 mm铝板。     

PTFE/Al/MoO3复合材料的力学和反应性能

使用模压烧结法制备不同PTFE体积分数的PTFE/Al/MoO3复合材料,借助扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对材料进行表征,并研究该复合材料的准静态压缩性能和动态冲击性能。结果表明:PTFE/Al/MoO3复合材料的强度随着PTFE的增加先增加后降低,当PTFE体积分数为70%时达到最大的80MPa,且该试样能够在准静态压缩条件下发火,发出巨大的爆炸声和明亮的火光,而其他试件在同等条件下未见发火现象。动态冲击条件下,PTFE/Al/MoO3复合材料均能发生爆炸反应,但随着PTFE的增加,剧烈程度逐渐降低,反应产物为AlF3,Al2O3,Mo,C,表明Al与PTFE和MoO3都发生了氧化还原反应。在材料强度和组分的双重影响下,PTFE/Al/MoO3复合材料发火所需能量随着PTFE的增加,呈现先降后升的趋势。     

铝热剂SHS固化模拟核废物产物的结构和性能分析

本文以CeO₂作为示踪核素,SiO₂、Al₂O₃和CaO混合物作为模拟砂土,在流动Ar气保护下,通过电加热引发铝热剂(Al和Fe₂O₃物质的量比为2∶1),利用自蔓延高温合成(SHS)技术制备模拟核废物砂土固化产物。通过同步热分析、显气孔率测试、密度分析、X射线衍射分析、扫描电镜等手段分析了固化产物的表面形貌、组成结构和热稳定性。结果表明:采用SHS技术固化砂土,固化产物为无定形玻璃相和陶瓷相的混合物,改变固化比和示踪剂含量对固化体相结构组成的影响较小,固化产物密度在2.3~2.9 g/cm³之间,高温状态下示踪核素Ce参与固化反应,主要以CeAl₁₁O₁₈形式和Ce₂SiO₅形式存在,固化体在常温到600 ℃具有较好的热稳定性。     

Al/Fe_2O_3/PTFE反应材料制备及性能

采用模压烧结法制备Al/Fe_2O_3/聚四氟乙烯(PTFE)反应材料。通过万能实验机、落锤仪以及高速摄影仪对不同配比及烧结温度下成型Al/Fe_2O_3/PTFE反应材料的准静态压缩力学特性及撞击感度进行了对比实验,对其发火性能进行了分析。结果显示,330℃烧结、PTFE含量为60%和70%的试件强度最高,最大真实应力达到46 MPa。350℃烧结、PTFE含量为40%的试件撞击感度最高,其特性落高H50为95 cm。Al/Fe_2O_3/PTFE反应材料在受撞击发火的条件下会出现高温金属熔渣喷射现象。