高氯酸盐对Al-MnO2纳米铝热剂热性能及燃烧性能的影响

• 作者: 丁文 刘晓峰 姚淼 宋佳星 郭涛 陈嘉琳
• 来源期刊: 含能材料
• 学科: 工学
• 关键词: 高氯酸盐 纳米铝热剂 热性能 燃烧性能
• 年，卷（期）: 2020,（10）
• 所属期刊栏目: 损伤与点火
• 页码范围: 953-959
• 页数: 7页
• 分类号: TJ45
• 语种: 中文
• DOI: 10.11943/CJEM2020056

摘要

为了研究高氯酸盐对纳米铝热剂反应性能的影响,选用高氯酸钾(KClO4)和高氯酸铵(NH4ClO4)作为添加剂,采用静电喷雾法分别制备KClO4-Al-MnO2和NH4ClO4-Al-MnO2纳米复合材料样品.利用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)观察了样品的微观形貌;采用同步热分析技术(TG-DSC)研究了样品的放热过程和反应活化能,结合X射线衍射技术(XRD)分析了反应后产物的成分,使用快速电热丝实验对比研究了样品的燃烧过程和燃烧速率.结果显示,纳米Al粉和MnO2集中分布在高氯酸盐基底上;由于MnO2的催化作用,KClO4和NH4ClO4均在铝热反应发生前出现分解放热过程,其中NH4ClO4的分解放热量显著高于KClO4;KClO4和NH4ClO4的引入,使体系中铝热剂的相对含量降低,导致铝热反应的峰值温度分别推迟了21℃和31℃.KClO4-Al-MnO2的产物主要为Mn3O4,而NH4ClO4-Al-MnO2的产物主要为MnO,NH4ClO4可以提高MnO2中O元素的利用率.高氯酸盐的引入可降低体系发生铝热反应的活化能,降低量大于35％,并能够有效提高铝热剂的反应速率;在发火实验中,直接表现为火焰的快速成长、扩散和消退,但是高氯酸盐的引入也将降低火焰的明亮程度和大小.