新型Al-Eu合金燃料組織結(jié)構(gòu)與能量釋放的構(gòu)效關(guān)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(jìn)劑、火炸藥以及導(dǎo)彈發(fā)射藥等領(lǐng)域得到更加廣泛的應(yīng)用，首次將稀土元素銪應(yīng)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(duì)合金粉末反應(yīng)前后的組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征,用 TG-DTA方法對(duì)其熱性能進(jìn)行了測(cè)試，探索了稀土銪應(yīng)用于金屬燃料的可行性。并從粉末的微觀組織結(jié)構(gòu)入手，分析了稀土銪促進(jìn)合金燃料氧化的原因，初步建立了 A

2、l-Eu合金燃料結(jié)構(gòu)與能量釋放的構(gòu)效關(guān)系。
　　結(jié)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(shí)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(dá)到8108.2μV·s·mg-1，氧化增重達(dá)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(jié)構(gòu)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(nèi)部的細(xì)小的單質(zhì)Al晶粒隔離開來(lái)，因此粉末內(nèi)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(jié)構(gòu)”。在這種特殊的結(jié)構(gòu)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(zhì)Al相的細(xì)小顆粒，從而使得其熱反應(yīng)活性類似于超細(xì)甚至納米鋁粉。Al-3Eu合金粉末所展現(xiàn)出的優(yōu)異熱反應(yīng)活性表明了其在含能材料領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用價(jià)值。
　　本研究還通過熱處理的方法來(lái)改變合金粉末的組織結(jié)構(gòu)，從而改善其氧化燃燒性能。在氬氣環(huán)境中，于400oC條件下對(duì)Al-3Eu合金顆粒分別退火0.5h、2h以及8h，組織結(jié)構(gòu)的變化表明，隨退火時(shí)間的延長(zhǎng)，顆粒內(nèi)部晶粒尺寸變大，