[發明專利]一種具有燃燒微爆特性的AlTiZr基多主元合金粉的制備方法

在審

• 申請號: 202210682285.6
• 申請日: 2022-06-15
• 公開（公告）號: CN115121800A
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發明（設計）人: 王本鵬;柯慧彬;薛云飛
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: B22F9/08
• 分類號: B22F9/08;C22C30/00;C22C30/06;B22F1/06;C22C14/00;C22C16/00;C06B33/00;C06D5/06
• 代理公司: 北京正陽理工知識產權代理事務所(普通合伙) 11639
• 代理人: 張利萍

本發明涉及一種具有燃燒微爆特性的AlTiZr基多主元合金粉的制備方法，屬于合金粉體技術領域。先將AlTiZr基多主元合金中各元素對應的金屬單質進行合金化熔煉，然后將合金化熔煉形成的合金熔體進行氣霧化制粉，再對霧化制粉獲得的合金粉進行分級篩分，得到符合粒徑要求的且具有燃燒微爆特性的AlTiZr基多主元合金粉。本發明通過優化合金的元素組成，并采用冷坩堝技術結合氣霧化制粉技術，實現了以固溶體為主相的高活多元復雜AlTiZr基合金粉的制備，在確保鈍感的前提下通過誘發“微爆”以全面提升合金粉的釋能效率，而且該方法工藝簡單，操作安全性高，生產效率高，易于工業化生產，具有良好的應用前景。

技術領域

本發明涉及一種具有燃燒微爆特性的AlTiZr基多主元合金粉的制備方法，屬于合金粉體技術領域。

背景技術

鋁粉具有高的燃燒熱、耗氧量低以及價格便宜等特點，將其加入推進劑與炸藥中，可顯著提高推進劑的比沖和炸藥威力，因而被廣泛應用。

然而，鋁粉通常被高熔點的致密氧化鋁包裹，導致其在實際使用中往往難以充分發揮最佳效能。比如，在推進劑中應用時，推進劑的起始燃面溫度往往遠低于氧化鋁的熔點，而卻高于鋁的熔點，這會促使氧化鋁內部的金屬鋁熔化，熔化形成的液態鋁逐漸撐破氧化鋁并與燃面處的鋁粉相互接觸而發生熔聯，導致鋁粉團聚。鋁粉團聚不僅會降低燃燒效率，還會造成兩相流損失，甚至團聚物還會沉積在發動機噴喉管，加劇對絕熱層和噴管材料的沖刷和燒蝕。

向鋁粉中添加低沸點元素是改善鋁粉燃燒團聚的一條重要技術途徑，據此研發的有Al-Mg、Al-Li等多種鋁基二元合金粉。利用低沸點元素的蒸發汽化，產生“微爆”效應，促使合金粉體破裂成多個小顆粒，以避免推進劑的燃燒團聚，但這些低沸點元素活性較高，粉體制備困難，安全性差，工藝復雜。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種具有燃燒微爆特性的AlTiZr基多主元合金粉的制備方法，通過優化元素組成，并采用冷坩堝技術結合氣霧化制粉技術，實現了以固溶體為主相的高活多元復雜AlTiZr基合金粉的制備，在確保鈍感的前提下通過誘發“微爆”以全面提升合金粉的釋能效率，而且該方法工藝簡單，操作安全性高，生產效率高，易于工業化生產。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的。

一種具有燃燒微爆特性的AlTiZr基多主元合金粉的制備方法，具體包括以下步驟：

(1)在惰性氣體保護下，將AlTiZr基多主元合金中各元素對應的金屬單質按照原子百分比混合并采用水冷銅坩堝進行合金化熔煉，得到混合均勻的合金熔體；

(2)將合金熔體進行氣霧化制粉，得到合金粉；

(3)在惰性氣體保護下對合金粉進行分級篩分，將符合粒徑要求的合金粉進行真空封裝保存，即得到具有燃燒微爆特性的AlTiZr基多主元合金粉；

其中，AlTiZr基多主元合金的原子百分比表達式為Al_aTi_bZr_cM_x，M為B、Mg、Li、Be、Fe、V、Nb、Cr和Zn中的一種及以上，5≤a≤50，15≤b≤70，0＜c≤35，b≥0.92c，0≤x≤15，且a+b+c+x＝100。

優選地，具有燃燒微爆特性的AlTiZr基多主元合金粉的球形度≥0.85，粒度為0.5～200μm。

優選地，步驟(1)中進行合金化熔煉時，合金熔體溫度達到T_m+(50～100℃)后保溫5～10min，確保充分熔化，之后再將合金熔體進行氣霧化制粉，其中，T_m為AlTiZr基多主元合金的熔點。