納米鋁粉活性評判方法的建立及其額外儲能的研究.pdf

1、華中科技大學(xué)博士學(xué)位論文納米鋁粉活性評判方法的建立及其額外儲能的研究姓名：陳亮申請學(xué)位級別：博士專業(yè)：材料學(xué)指導(dǎo)教師：宋武林20090425II華 中 科 技 大 學(xué) 博 士 學(xué) 位 論 文 熱速率下納米鋁粉的氧化分為三個階段： 第一階段在 520℃左右開始， 受化學(xué)反應(yīng)控制，反應(yīng)劇烈；到 600℃ 左右進(jìn)入氧化緩和期，此步驟受氧的擴(kuò)散和化學(xué)反應(yīng)控制，反應(yīng)較慢；700℃以后納米鋁粉氧化物殼層受拉應(yīng)力破裂發(fā)生了劇烈的氧化反應(yīng)。在高加熱速

2、率下， 納米鋁粉溫度迅速被加熱到 560℃以上， 芯部的鋁熔化造成氧化鋁殼層的破裂燃燒，氧化反應(yīng)劇烈，僅有一次放熱和質(zhì)量增重現(xiàn)象。 氧化起始溫度 Ton 的確定可采用外推起始溫度法，隨著鋁粉粒徑的減小，Ton 減小， 但對于平均粒徑相同的納米鋁粉 Ton 相差不大。 1000℃以前鋁粉轉(zhuǎn)化率 α 是與單質(zhì)鋁含量相關(guān)的參數(shù)。 最大氧化速率 νox可由DTG曲線在580℃左右的極大值來確定，它反映了鋁粉氧化反應(yīng)的激烈程度。鋁粉放熱熱效應(yīng) H

3、/Δm*反映了納米鋁粉的熱釋放能力，是一個衡量納米鋁粉熱效應(yīng)的重要參數(shù)。平均粒徑大致相同的納米鋁粉的活性評判方法是在相同的低加熱速率下，在 TG-DTA 曲線中提取 α、νox 和 H/Δm*等熱學(xué)參數(shù)進(jìn)行綜合評判?；诖嗽u判方法，對四種納米鋁粉的活性評判結(jié)果表明，激光法制備的活性最高、電爆法制備的活性次之、等離子體法制備的活性第三、感應(yīng)法制備的活性最低。 納米鋁粉在惰性氣氛下的 DSC 分析結(jié)果表明不同方法制備的納米鋁粉額外儲能水平存

4、在較大差異，這是由于制備過程中的非平衡制備條件引起納米鋁粉缺陷造成的，經(jīng)微觀表征納米鋁粉中存在的缺陷類型包括晶格畸變、位錯、孿晶界和顆粒體缺失等。隨后用正電子湮沒實(shí)驗(yàn)研究了塊體鋁、微米鋁和各種納米鋁粉的空位型缺陷，并研究了納米鋁粉空位缺陷隨退火溫度變化的規(guī)律。最后對制備條件不同引起的納米鋁粉額外儲能機(jī)理進(jìn)行了分析，研究表明可以通過調(diào)整納米鋁粉制備工藝參數(shù)提高納米鋁粉額外儲能水平，并達(dá)到提高活性的目的。 關(guān)鍵詞： 關(guān)鍵詞：納米材料