CN110578080A - Cu/Al复合材料及其制备方法 - Google Patents

Cu/Al复合材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110578080A
CN110578080A CN201910922427.XA CN201910922427A CN110578080A CN 110578080 A CN110578080 A CN 110578080A CN 201910922427 A CN201910922427 A CN 201910922427A CN 110578080 A CN110578080 A CN 110578080A
Authority
CN
China
Prior art keywords
composite material
aluminum
temperature
heat release
preparation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910922427.XA
Other languages
English (en)
Inventor
吕英迪
郑晓东
石强
姚冰洁
唐望
陈志强
姜俊
李洪丽
秦明娜
张彦
邱少君
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian Modern Chemistry Research Institute
Original Assignee
Xian Modern Chemistry Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian Modern Chemistry Research Institute filed Critical Xian Modern Chemistry Research Institute
Priority to CN201910922427.XA priority Critical patent/CN110578080A/zh
Publication of CN110578080A publication Critical patent/CN110578080A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/06—Metallic powder characterised by the shape of the particles
    • B22F1/065—Spherical particles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • B22F9/14—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes using electric discharge
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/0408—Light metal alloys
    • C22C1/0416—Aluminium-based alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/12—Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

本发明公开了一种Cu/Al复合材料及其制备方法，是为了解决现有铝粉熔点高，氧化峰温较高，放热速率较慢的问题。本发明涉及的Cu/Al复合材料，形状为球形，铝元素与铜元素质量比为4:1由单质铝和CuAl2两种物质组成；Cu/Al复合材料熔化温度为550℃，TPO氧化峰温为550℃与对比文献相比，分别降低了110℃和50℃，与同样条件制备的铝粉相比，放热过程集中，温度跨度由500‑650℃变为500℃‑600℃，放热速率提升了50％。

Description

Cu/Al复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于复合材料领域，具体涉及一种Cu/Al复合材料及其制备方法。
技术背景
铝粉是目前推进剂中应用最为广泛的金属燃料，粉具有密度高、燃烧热值高、耗氧量低、成本低等优良性能。应用于固体推进剂中可进一步提高推进剂的比冲、燃烧速率以及减小特征信号等性能。
铝粉的燃烧过程是一个复杂的物理化学过程，例如Trunov M.A.,UmbrajkarS.M.,Schoenitz M.,et al.Oxidation and melting ofaluminum nanopowders.JournalofPhysical Chemistry,2006,110(26):13094–13099.一文中指出，铝粉的燃烧过程伴随着Al2O3的不断生长，氧气的传质方式由气-固相反应，转变为气-液相反应，直至形成高密度高稳定相的α-Al2O3导致传质阻力大于传质驱动力造成反应终结。文中还指出，铝粉在第一阶段反应为气-固相反应，表现为缓慢氧化过程。从第二阶段开始，铝粉达到熔点开始融化，反应方式由气固相转变为气-液相反应，化速率增大，质量增加明显，并随着温度的升高而进一步加快，为铝粉的主要放热过程。铝粉的熔点较高为660℃，导致铝粉的放热过程主要集中在600℃附近，同时铝粉部分的能量以气固相反应方式放出，影响铝粉的放热过程的集中性以及能量输出速率。
发明内容
本发明的所要解决的技术问题是克服现有技术的不足和缺陷，提供一种能降低铝粉熔点，进而降低铝粉氧化峰温提高铝粉放热过程能量输出速率的Cu/Al复合材料。
为了解决上述技术问题，本发明提供的Cu/Al复合材料，粒度分布为150-300nm，形状为球形，铝元素与铜元素质量比为4:1，由单质铝和CuAl2两种物质组成，Cu/Al复合材料熔化温度为550℃。
本发明的Cu/Al复合材料制备方法如下：
1、将0.35mm铝丝与0.1mm铜丝按长度比1:1的方式缠绕成复合金属丝。
2、将复合金属丝安装于充满氩气的金属丝电爆炸装置内，控制装置内部温度为20-30℃，压强为0.15-0.25MPa，风速为2000-3000r/min。
3、在放电电压为20-30KV，电容器容量3.0-4.0μF，放电频率0.2-0.5Hz，电爆炸长度为70-120mm的条件下完成复合材料制备。所得样品经收集后即为Cu/Al复合材料。
本发明的有益效果：
本发明涉及的Cu/Al复合材料，形状为球形，由单质铝和CuAl2两种物质组成；Cu/Al复合材料熔化温度为550℃，TPO氧化峰温为550℃与对比文献相比，分别降低了110℃和50℃，与同样条件制备的铝粉相比，放热过程集中，温度跨度由500-650℃变为500℃-600℃，放热速率提升50％。
附图说明
图1铝粉的扫描电镜图
图2Cu/Al复合材料扫描电镜图
图3Cu/Al复合材料透射电镜图
图4Cu/Al复合材料XRD图
图5Cu/Al复合材料氩气气氛下的DSC-TG图
图6空气气氛下Cu/Al复合材料与铝粉DSC测试结果对比图
具体实施方式
下面的结合具体实施例对本发明作进一步说明，可以使本专业技术人员更全面的了解本发明，但不可以任何方式限制本发明。
本发明所涉及到的性能测试仪器及型号：
DSC-TG：取0.05g样品，测试的升温速率为20℃/min，气氛为氩气或空气。
XRD测试：取0.05g样品，以CuKα为射线源，石墨单色器，在管压为40kV，管流为100mA，扫描速率为1.5°/min的条件下测试。
SEM测试：于载物盘上粘上碳导电双面交，取少量的待测样品在胶带上，用吹气橡胶球朝载物盘径向朝外方向轻吹，以使样品均匀分布在胶带上，然后放入电镜腔中，在20kV的工作电压下进行测量。
TEM测试：取少量样品分散于无水乙醇中，超声分散5min，用带有支持膜的铜网在样品悬浮液中捞取样品，再将载有样品的铜网放在样品架上，送入观察室在300kV的工作电压下进行观察。
实施例1
1、将0.35mm铝丝与0.1mm铜丝按长度比1:1的方式缠绕成复合金属丝。
2、将复合金属丝安装于充满氩气的金属丝电爆炸装置内，控制装置内部温度为20℃，压强为0.2MPa，风速为2500r/min。
3、在放电电压为26KV，电容器容量3.5μF，放电频率0.5Hz，电爆炸长度为100mm的条件下完成复合材料制备。所得样品经收集后即为Cu/Al复合材料。
本发明Cu/Al复合材料性能表征：
经过SEM观察，电爆炸制备铝粉，粒径分布为150-300nm，分散性较好，且表面光滑。Cu/Al复合材料，粒度分布约为150-300nm，通过透射电镜可以明显观察到部分颗粒表面光滑，部分颗粒表面粗糙。表明Cu/Al复合材料主要由两种物相构成。
XRD测试图谱表明，样品主要由单质铝和CuAl2两种物相组成，没有观察到其他物相的衍射峰。
样品氩气气氛下的DSC-TG测试结果显示，在550℃有一个明显的吸热峰对应为Cu/Al复合材料样品的熔化，在其他位置无明显的吸放热现象，TG测试结果表明整个过程无增重现象发生。
空气气氛的DSC测试结果表明，Cu/Al复合材料氧化峰温为550℃，与同样条件下制备的铝粉相比降低了50℃，放热过程集中，温度跨度由500-650℃变为500℃-600℃，达到放热峰温的时间由5min缩短到2.5min，表明放热反应速率提升了50％。
本发明Cu/Al复合材料用途：
本发明的Cu/Al复合材料作为高能组分可用于固体火箭推进剂及高能炸药。

Claims (2)

1.一种Cu/Al复合材料，其特征在于：由单质铝和CuAl2两种物质组成，该复合材料形状为球形，粒度为150-300nm，熔化温度为550℃，其中铝元素与铜元素质量比为4:1。
2.根据权利要求1所述的Cu/Al复合材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
1)将0.35mm铝丝与0.1mm铜丝按长度比1:1的方式缠绕成复合金属丝；
2)将复合金属丝安装于充满氩气的金属丝电爆炸装置内，控制装置内部温度为20-30℃，压强为0.15-0.25MPa，风速为2000-3000r/min；
3)在放电电压为20-30KV，电容器容量3.0-4.0μF，放电频率0.2-0.5Hz，电爆炸长度为70-120mm的条件下完成Cu/Al复合材料制备。
CN201910922427.XA 2019-09-27 2019-09-27 Cu/Al复合材料及其制备方法 Pending CN110578080A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910922427.XA CN110578080A (zh) 2019-09-27 2019-09-27 Cu/Al复合材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910922427.XA CN110578080A (zh) 2019-09-27 2019-09-27 Cu/Al复合材料及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110578080A true CN110578080A (zh) 2019-12-17

Family

ID=68813869

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910922427.XA Pending CN110578080A (zh) 2019-09-27 2019-09-27 Cu/Al复合材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110578080A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111468716A (zh) * 2020-04-30 2020-07-31 西安交通大学 一种使用金属丝电爆炸法制备碳包覆铝纳米颗粒的方法
CN111940717A (zh) * 2020-07-24 2020-11-17 西安近代化学研究所 一种球形铝-钼复合材料、制备方法及应用

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61221307A (ja) * 1985-03-26 1986-10-01 N D C Kk 耐食性に優れる多孔質Ａｌ系焼結吸音材
CN1377297A (zh) * 1999-09-03 2002-10-30 美国金属间化合公司 粉末生产设备和方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61221307A (ja) * 1985-03-26 1986-10-01 N D C Kk 耐食性に優れる多孔質Ａｌ系焼結吸音材
CN1377297A (zh) * 1999-09-03 2002-10-30 美国金属间化合公司 粉末生产设备和方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A. PERVIKOV ETAL: "Energy characteristics of the electrical explosion of two intertwined wires made of dissimilar metals", 《PHYSICS OF PLASMAS》 *
WONBAEK KIM ETAL: "Fabrication of alloy nanopowders by the electrical explosion of electrodeposited wires", 《MATERIALS LETTERS》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111468716A (zh) * 2020-04-30 2020-07-31 西安交通大学 一种使用金属丝电爆炸法制备碳包覆铝纳米颗粒的方法
CN111468716B (zh) * 2020-04-30 2021-08-13 西安交通大学 一种使用金属丝电爆炸法制备碳包覆铝纳米颗粒的方法
CN111940717A (zh) * 2020-07-24 2020-11-17 西安近代化学研究所 一种球形铝-钼复合材料、制备方法及应用
CN111940717B (zh) * 2020-07-24 2022-07-15 西安近代化学研究所 一种球形铝-钼复合材料、制备方法及应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110578080A (zh) Cu/Al复合材料及其制备方法
JP5219973B2 (ja) せん断加工性に優れる圧延銅箔ならびにこれを用いた負極集電体、負極板および二次電池
CN104150884B (zh) 氧化铝烧结体及其制造方法
CN109728299B (zh) 一种电池用浆料的制备方法及电池用浆料
Liu et al. High performance Ag 2 Se films by a one-pot method for a flexible thermoelectric generator
CN109054740B (zh) 一种碳包覆FeSiCr磁性纳米吸波材料及其制备方法
CN110408833A (zh) 一种NbTaTiZr高熵合金及其粉末的制备方法
CN106257713B (zh) 二次电池用负极和由其制造的锂二次电池
JPH05337630A (ja) ピストン用素材とその製造方法
CN107342403B (zh) 含有氮化硅的纳米材料及其制备方法和用途
CN110299519A (zh) 一种晶体硅/氧硅/碳包覆复合负极材料及其制备方法
CN111940717B (zh) 一种球形铝-钼复合材料、制备方法及应用
CN109786696A (zh) 一种多组分硅碳材料及其制备方法
CN107777680B (zh) 一种高导热多孔片状石墨烯/片材料及其制备方法
CN114512261A (zh) 一种低温固化导电银浆及其制备方法
JP2021114476A (ja) 電池の負極における使用のための活物質粉末及びそのような活物質粉末を含む電池
CN106115786A (zh) 一种二硫化钨纳米片管状聚集体及其制备方法
Liu et al. Preparation and characterization of Co3O4/Al core-shell nanoenergetic materials and their application in energetic semiconductor bridges
CN114453581B (zh) 一种粉末冶金高强高导电铝材及其制备方法
CN111403741A (zh) 一种纳米SiO-C复合材料及其制备锂离子电池负极材料的用途
CN109273719B (zh) 一种石墨烯包覆多孔材料的制备方法
CN110571424A (zh) 鳞片石墨硅碳复合负极材料及其制备方法
CN115415536A (zh) 一种铝-硼微纳复合材料、制备方法及其应用
CN113764622B (zh) 一种低膨胀锂电池硅碳负极片的制备方法
CN103498190A (zh) 高纯度枝状结晶FeWO4/FeS核壳纳米结构的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20191217

RJ01 Rejection of invention patent application after publication