[發明專利]基于填充有超細粉體抑爆劑的泡沫金屬的復合抑爆體

在審

• 申請號: 201910331193.1
• 申請日: 2019-04-24
• 公開（公告）號: CN110057262A
• 公開（公告）日: 2019-07-26
• 發明（設計）人: 楊克;邢志祥;左嘉琦;郝永梅;蘭榮良;歐紅香;紀虹
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: F42D5/045
• 分類號: F42D5/045
• 代理公司: 常州市英諾創信專利代理事務所(普通合伙) 32258
• 代理人: 王美華

本發明公開了一種基于填充有超細粉體抑爆劑的泡沫金屬的復合抑爆體，由超壓緩沖層連結爆炸阻隔層組成。超壓緩沖層，表面采用了密集的剛性微結構排布；爆炸阻隔層由鐵?鎳泡沫金屬填充超細粉體組成。剛性微結構能抵御爆炸超壓，多角度地分解爆炸沖擊波的方向和大小，以達到緩沖目的。持續承受壓力時，鐵?鎳泡沫金屬的多孔結構，協同NaHCO₃/巖粉超細粉體，能充分地吸收爆炸負壓，并能有效地抑制爆炸火焰的傳播。本發明抵御爆炸時具有巨大超壓幅值的爆炸超壓，吸收以動量為載體的爆炸負壓，并且對高溫火焰起到有效的阻隔、冷卻作用。相比現有抑爆體，本發明更輕便、抑爆效果更好，能夠將所受爆炸壓強降低73.9％，將火焰傳播速率降低77.5％。

技術領域

本發明屬于防爆阻燃的防護領域，具體涉及一種基于填充有超細粉體抑爆劑的泡沫金屬的復合抑爆體。

背景技術

從爆炸動力學角度來看，爆炸發生的瞬間，核心區域產生高溫高壓氣體并向周圍迅速膨脹，在空間內會形成極大的爆炸沖擊波。爆炸壓力隨位置和時間而變化。保持位置不變，通過壓強隨時間變化的函數(見圖1)可見，爆炸后經歷一定時間，爆炸壓力達到超壓峰值，爆炸波以爆炸超壓的形式體現。隨著時間增長，爆炸壓力很快衰減，在t₀時刻下降至相對大氣壓為負壓，直到達到負壓峰值，這里可以看作是爆炸負壓對物體造成后續的破壞。所以可以將爆炸波分為爆炸超壓與爆炸負壓兩種體現形式，根據爆炸超壓與爆炸負壓的特點設計相應的結構實現抵御。

現有防爆結構的設計依據多為抵抗爆炸超壓，或吸收爆炸負壓兩者之一，設計理念片面，沒有綜合考慮到爆炸壓力隨時間變化的整體趨勢，難免顧此失彼。且現有防爆結構多由金屬材料或非金屬材料以實心板、塊狀結構構造，防爆阻燃效果一般，形態厚重密度大，應急使用時較為不便。

近年來，多孔材料因其多孔、輕質、高比強度、減振、阻尼、散熱、吸收沖擊能等優異物理特性而受到關注，在民用工程防護和軍事領域得到廣泛應用。2013年，魏春榮所著《多孔材料對瓦斯爆炸抑制作用研究》，研究了多孔泡沫鐵鎳金屬對抑爆效果的影響，結果顯示，多孔材料作為抑爆材料可很好地承受瓦斯爆炸沖擊力作用。而粉體抑爆作為另一種抑爆技術，在抑爆過程中起到冷卻、窒息爆炸反應和消耗自由基-OH、-H的作用。2008年，王秋紅所著《粉體抑爆技術應用于煤礦的現狀與問題探討》對粉體抑爆技術做了深層次的分析，提出了多種有效的粉體抑爆劑及其搭配組合。

超細粉體又稱納米粉體，在金屬或非金屬礦物加工領域，一般指粒徑D97≤10μm的一類粉體。因其具有微粒直徑小、比表面積大、可隨意輸送、跟隨性強的特點而廣泛應用于人們的生產生活中。

發明內容

為了提高現有抑爆體的抑爆阻燃性能，使其更加輕便高效，基于爆炸壓強隨時間變化的研究，以及泡沫金屬協同粉體抑制爆炸的作用，本發明提出了一種基于填充有超細粉體抑爆劑的泡沫金屬的復合抑爆體。

一種基于填充有超細粉體抑爆劑的泡沫金屬的復合抑爆體，包括兩層：第一層是超壓緩沖層，第二層是爆炸阻隔層。超壓緩沖層由金屬材料制成，表面采用密集的剛性微結構排布。爆炸阻隔層由填充有超細粉體抑爆劑的鐵-鎳泡沫金屬構成，超壓緩沖層與爆炸阻隔層之間固定連接。

作為優選，超壓緩沖層與爆炸阻隔層之間通過周邊焊接連結。當然也可以采用扣連等連接方式。其中，焊接具有結構更穩定的特點，在高溫高壓情況下不容易發生結構損壞。

超壓緩沖層由金屬材料鈦和鋁合金制成，鋁合金為基體，鍍一層鈦于表面，并以金屬鈦為主要原料，具有相當高的強度以及輕便的質量，并且在高溫高壓的環境下具有極佳的穩定性。

超壓緩沖層表面采用具有能夠分解爆炸沖擊波壓強大小及其方向的剛性微結構密集排布而成，優選的，剛性微結構為仿富勒烯分子的微拱型結構，密集排列，能有效分解爆炸沖擊波的壓強大小與方向，使該結構得以分散、均勻地受力，起到對爆炸超壓的緩沖作用。

作為優選的，上述爆炸阻隔層的制備方法包括如下步驟：