【摘 要】
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为了研究纳米铝热剂的燃烧反应性能,探索纳米铝热剂组分间反应的传质传热过程及规律,通过制备几种不同的纳米铝热剂,从氧化物形貌和组分间的结合状态等方面来研究其对纳米铝
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为了研究纳米铝热剂的燃烧反应性能,探索纳米铝热剂组分间反应的传质传热过程及规律,通过制备几种不同的纳米铝热剂,从氧化物形貌和组分间的结合状态等方面来研究其对纳米铝热剂的热反应特性、燃烧火焰传播性能和定容燃烧性能的影响。首先探索了利用水热法制备纳米Co3O4的形貌控制规律,通过改变反应物浓度、反应物比例、反应时间等不同的反应条件,制备出具有不同纳米结构的Co3O4颗粒。然后,采用物理混合、GO自组装和P4VP自组装等三种方法使球形和棒状的纳米Co3O4与A1复合,使两组分以的不同接触状态混合,制备出几种不同类型的纳米铝热剂。通过热分析发现,用GO自组装制备的球形纳米铝热剂反应释放的热量达2618J.g-1,用P4VP自组装方法制备的棒状纳米铝热剂释放热量达2612J·g-1,体现出良好的热学性能。随后,将制备的几种纳米铝热剂装填于石英管中,用高速摄影机记录纳米铝热剂在燃烧通道中的火焰传播行为,并比较不同制备方法、氧化物形貌和装药密度的纳米铝热剂燃烧行为的差异。经分析发现,纳米铝热剂在火焰传播过程中,对流传导作用占主导优势,但在火焰成长的初期阶段,并不能形成稳定的燃速。最后,通过密闭爆发器对几种纳米铝热剂的定容燃烧性能进行测试,实验结果显示:物理混合方法制备的纳米棒状铝热剂在点火条件下,其燃烧压力最高达到14.25MPa;利用GO自组装方法制备的球形纳米铝热剂,其点火延迟时间短,最低至3.8ms;P4VP自组装方法制备的球形纳米铝热剂,最高达12.11MPa,升压速率达到31.9S8GPa.s-1。实验结果同时也表明,两种自组装方法制备纳米铝热剂改善了组分间的接触状态,在一定程度上能提高其燃烧反应特性。
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