微纳米铝粉的氧化动力学研究进展

微纳米铝粉发生氧化反应是其放热释能和老化失活的重要途径,分子动力学和反应动力学是阐明铝粉氧化反应的微观机制,为定量水平描述氧化反应进程提供了必要手段。按照反应体系的类型,将铝粉的氧化反应分为铝-氧、铝-水以及铝-其他氧化物反应体系,综述了近年来分子动力学和反应动力学在上述反应体系中的进展,对铝粉氧化动力学的机制及氧化壳层、粒径、原子扩散速率、温度和氧浓度等关键影响因素进行了讨论,展示了分子动力学和反应动力学方法在铝氧化行为研究中的灵活性和有效性。在此基础上,针对不同氧化反应体系亟待解决的重要问题进行了分析和展望,提出未来重点需解决多因素作用下的氧化动力学、铝-水(气态)反应动力学,以及深化铝-其他氧化反应动力学研究等问题。

不同类型微/纳米铝粉点火燃烧特性研究

微/纳米铝粉在火炸药领域具有广泛的应用前景,为揭示其在推进剂中的燃烧机理,利用CO2激光点火装置对不同类型微/纳米铝粉点火燃烧性能进行了实验研究。研究结果表明:微/纳米铝粉配比中纳米铝粉含量越高,点火燃烧性能越好;80 nm铝粉的点火延迟时间稍大于120 nm铝粉,分析是由于活性铝含量降低其熔化所产生的内外压差变小所致。同时分析了微米铝粉与纳米铝粉的点火燃烧机理:经纳米镍粒子表面改性后微米铝粉点火燃烧性能有所改善,此时纳米镍粒子作为氧的载体;利用有机物包覆改性纳米铝粉,点火延迟时间增加,但结合其防止纳米铝粉氧化及自身能量性能两方面,采用含能聚合物包覆改性纳米铝粉仍具有很好的应用价值。

高能机械化学法制备铁铝微／纳米粉体材料的研究

采用微米级的铁粉和铝粉，按Fe：A1原子比72：28进行配料，磨料为氧化锆（Zr02）陶瓷球，在试验中分别将球料比设为8：1，12：l以及15：1，将转速设为l000r／min，l200r／min以及1400r／min，通过x射线衍射仪（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）分析各球磨条件对反应过程的影响，研究表明，在机械球磨过程中，塑性原材料生成新相的过程主要是反复撞击、压缩和剪切过程，相较脆性材料更易于发生颗粒团聚。试验成功地制备出铁铝金属间化合物，并且最终得到最佳试验条件为转速1200r／min，球料比12：1。转化率为93％以上。

基于改进金属电爆丝法制备氟包覆高活性铝

为了改善纳米铝粉表面氧化失活的特性,制备高反应活性铝粉,采用改进金属电爆丝工艺,用小分子溶剂代替惰性气氛作为保护介质,调节电压获得胶状铝悬浊液,往悬浊液中滴加氟橡胶F2603的乙酸乙酯溶液,氟橡胶在乙酸乙酯/无水乙醇混合溶液中快速饱和析出,由此实现氟橡胶对铝粒子的原位包覆;采用透射电子显微镜(TEM)观察了制备的胶状铝悬浊液的形貌,采用X射线衍射(XRD)和拉曼光谱对微纳米铝粉进行结构分析,采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和纳米红外光谱仪(nano-FTIR)观察了包覆产物的形貌和粒径,采用X射线光电子能谱(XPS)对包覆产物进行表界面分析,采用热重-差示扫描量热仪(TG-DSC)对制备的微纳米铝粉和包覆产物进行热分析。结果表明,电爆制备的铝粒子表面有一壳层,其成分为Al_(2)O_(3)、Al_(4)C_(3)、无定形碳和石墨;氟橡胶通过物理吸附作用对铝粒子进行了良好包覆,得到核壳结构复合材料,其粒径为微米级范围,包覆产物比电爆铝粒子反应温度提前45.73℃,活化能降低108.33kJ/mol,有效改善了微纳米铝粒子活性。