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：宋佳星; 郭涛^*; 姚淼; 陈嘉琳; 丁文; 刘晓峰

来源：含能材料, 2020, 28(10): 953-959.

• 高氯酸盐
• 纳米铝热剂
• 热性能
• 燃烧性能

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。

• 单位
  中国人民解放军陆军工程大学; 野战工程学院