新型Al-Eu合金燃料組織結構與能量釋放的構效關系研究.pdf

1、為了改善鋁粉的氧化燃燒性能，使其能夠在推進劑、火炸藥以及導彈發(fā)射藥等領域得到更加廣泛的應用，首次將稀土元素銪應用到了金屬燃料的研究中。本論文采用緊耦合氣霧化法制備了一系列 Al-Eu二元合金粉末，并通過 XRD、SEM/EDS以及金相觀察等方法對合金粉末反應前后的組織結構進行了表征,用 TG-DTA方法對其熱性能進行了測試，探索了稀土銪應用于金屬燃料的可行性。并從粉末的微觀組織結構入手，分析了稀土銪促進合金燃料氧化的原因，初步建立了 A

2、l-Eu合金燃料結構與能量釋放的構效關系。
　　結果表明，制備的合金粉末具有很高的球形度且表面較為光滑。合金粉末的氧化溫度隨稀土銪含量增加向低溫方向偏移，如：Al-1Eu合金粉末氧化溫度為1070oC、Al-3Eu合金為1065oC、Al-5Eu合金為1046oC，說明添加稀土元素銪確實改善了鋁粉的氧化燃燒性能。其中Al-3Eu合金粉末的氧化放熱焓最高，達到8108.2μV·s·mg-1，氧化增重達到了61.1％，相比之下，純鋁粉

3、末的氧化放熱焓只有1689.7μV·s·mg-1，而氧化增重則為27.9%。Al-3Eu合金粉末不同氧化階段的組織結構表明，Al-3Eu合金粉末由Al和Al4Eu兩種物相組成，金屬間化合物Al4Eu偏聚于晶界，將顆粒內部的細小的單質Al晶粒隔離開來，因此粉末內部呈現(xiàn)為一種由Al和Al4Eu兩種不同的物相隔離分布所形成的特殊“微納結構”。在這種特殊的結構中，Al4Eu相具有很好的燃燒性能，能夠優(yōu)先燃燒，這使得Al-3Eu合金顆粒在氧化燃燒

4、過程中，由于晶界處的Al4Eu相優(yōu)先燃燒，合金顆粒崩裂為單質Al相的細小顆粒，從而使得其熱反應活性類似于超細甚至納米鋁粉。Al-3Eu合金粉末所展現(xiàn)出的優(yōu)異熱反應活性表明了其在含能材料領域有著巨大的應用價值。
　　本研究還通過熱處理的方法來改變合金粉末的組織結構，從而改善其氧化燃燒性能。在氬氣環(huán)境中，于400oC條件下對Al-3Eu合金顆粒分別退火0.5h、2h以及8h，組織結構的變化表明，隨退火時間的延長，顆粒內部晶粒尺寸變大，