[發明專利]一種球形霧化鋁鋅非晶合金粉體及其制備方法

有效

• 申請號: 201810008450.3
• 申請日: 2018-01-04
• 公開（公告）號: CN108213406B
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 焦清介;閆石;郭學永;杜風貞;劉大志
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: B22F1/00
• 分類號: B22F1/00;B22F9/10;C22C45/08
• 代理公司: 北京知舟專利事務所(普通合伙) 11550
• 代理人: 馬營營

本發明公開了一種球形霧化鋁鋅合金粉體及其制備方法。設計和制備出一種在燃燒時使鋁粒子發生熱自爆，變成納米尺度的粒子，提高鋁粒子的燃燒速率，進而實現對含鋁炸藥、煙火藥劑等的能量釋放速率的大幅度提高。兩種金屬的熔點和沸點差別較大，在高溫沖擊下其熔化過程會發生分離，低溶點的金屬先熔化和氣化，在熱膨脹效應下，合金粒子膨脹炸裂，形成更細小的粒子。甚至是低沸點的金屬達到了沸點溫度發生氣化，在氣體膨脹作用下實現更劇烈的爆裂形成更細小的粒子。將鋅和鋁非晶合金化，利用鋅的熔沸點以及熔化和氣化的特性，使非晶合金粒子在點火過程中實現熱自爆，提高其氣化速率，從而提高其燃燒效率。

技術領域

本發明屬于金屬合金粉體制備技術領域，具體涉及一種球形霧化鋁鋅非晶合金粉體及其制備方法。

背景技術

鋁由于能量密度較高，氧化速率快，在含能材料體系中被廣泛用作可燃劑。在含能材料體系中，鋁粒子與含能材料燃燒產物中的水、二氧化碳、氧氣等進行氣氣相反應，因此，其反應速率取決于鋁粒子的氣化速率。由于鋁粒子的氣化是表面氣化，所以，鋁粉的燃燒速率主要取決于鋁粒子的尺寸。要提高燃燒速率，必須降低鋁粒子的尺寸。而納米尺寸的鋁粒子活性低、易自發團聚成大顆粒，且與含能材料復合的工藝性差，難以實現提高含能材料能量釋放速率的作用。

本發明的目的是設計和制備出一種在燃燒時使鋁粒子發生熱自爆，變成納米尺度的粒子，提高鋁粒子的燃燒速率，進而實現對含鋁炸藥、煙火藥劑等的能量釋放速率的大幅度提高。

非晶合金是通過超急冷凝固，使合金凝固時原子來不及有序排列結晶，得到長程無序結構的固態合金，這種非晶合金沒有晶態合金的晶粒、晶界存在，具有許多獨特的性能。鋁與熔沸點遠低于鋁的金屬形成非晶合金時，由于兩種金屬的熔點和沸點差別較大，在高溫沖擊下其熔化過程會發生分離，低溶點的金屬先熔化和氣化，在熱膨脹效應下，導致合金粒子膨脹炸裂，形成更細小的粒子。甚至是低沸點的金屬達到了沸點溫度發生氣化，在氣體膨脹作用下實現更劇烈的爆裂形成更細小的粒子。

鋁的熔點為660℃，沸點為2327℃，同時鋁的氣化熱為291.4kJ/mol，很多燃燒條件下并不能達到其沸點溫度，因此，液態的鋁并不易被氣化。金屬鋅的熔點和沸點分別為419.5℃和906℃，同時其熔化熱和氣化熱也較低，分別為7.3kJ/mol和115.3kJ/mol。將鋅和鋁非晶合金化，利用鋅的熔沸點以及熔化和氣化的特性，使非晶合金粒子在點火過程中實現熱自爆，提高其氣化速率，從而提高其燃燒效率。

發明內容

由于鋁粒子的氣化是表面氣化，所以，鋁粉的燃燒速率主要取決于鋁粒子的尺寸。要提高燃燒速率，必須降低鋁粒子的尺寸。而納米尺寸的鋁粒子活性低、易自發團聚成大顆粒，且與含能材料復合的工藝性差，難以實現提高含能材料能量釋放速率的作用。

本發明的目的是設計和制備出一種在燃燒時使鋁粒子發生熱自爆，變成納米尺度的粒子，提高鋁粒子的燃燒速率，進而實現對含鋁炸藥、煙火藥劑等的能量釋放速率的大幅度提高。

鋁與熔沸點遠低于鋁的金屬形成非晶合金時，由于兩種金屬的熔點和沸點差別較大，在高溫沖擊下其熔化過程會發生分離，低溶點的金屬先熔化和氣化，在熱膨脹效應下，導致合金粒子膨脹炸裂，形成更細小的粒子。甚至是低沸點的金屬達到了沸點溫度發生氣化，在氣體膨脹作用下實現更劇烈的爆裂形成更細小的粒子。

鋁的熔點為660℃，沸點為2327℃，同時鋁的氣化熱為291.4kJ/mol，很多燃燒條件下并不能達到其沸點溫度，因此，液態的鋁并不易被氣化。金屬鋅的熔點和沸點分別為419.5℃和906℃，同時其熔化熱和氣化熱也較低，分別為7.3kJ/mol和115.3kJ/mol。將鋅和鋁非晶合金化，利用鋅的熔沸點以及熔化和氣化的特性，使非晶合金粒子在點火過程中實現熱自爆，提高其氣化速率，從而提高其燃燒效率。

1.一種球形霧化鋁鋅非晶合金粉體，其特征在于既提高鋁粒子的燃燒速率，又不降低其燃燒熱熱值。