CN111940717A - 一种球形铝-钼复合材料、制备方法及应用 - Google Patents

一种球形铝-钼复合材料、制备方法及应用 Download PDF

Info

Publication number
CN111940717A
CN111940717A CN202010721204.XA CN202010721204A CN111940717A CN 111940717 A CN111940717 A CN 111940717A CN 202010721204 A CN202010721204 A CN 202010721204A CN 111940717 A CN111940717 A CN 111940717A
Authority
CN
China
Prior art keywords
aluminum
molybdenum
composite material
electric explosion
spherical
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.)
Granted
Application number
CN202010721204.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN111940717B (zh
Inventor
吕英迪
郑晓东
郭涛
姜俊
姚冰洁
李洪丽
陈志强
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 CN202010721204.XA priority Critical patent/CN111940717B/zh
Publication of CN111940717A publication Critical patent/CN111940717A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111940717B publication Critical patent/CN111940717B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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
    • C06—EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
    • C06B27/00—Compositions containing a metal, boron, silicon, selenium or tellurium or mixtures, intercompounds or hydrides thereof, and hydrocarbons or halogenated hydrocarbons
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C06—EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
    • C06B33/00—Compositions containing particulate metal, alloy, boron, silicon, selenium or tellurium with at least one oxygen supplying material which is either a metal oxide or a salt, organic or inorganic, capable of yielding a metal oxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C06—EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06D—MEANS FOR GENERATING SMOKE OR MIST; GAS-ATTACK COMPOSITIONS; GENERATION OF GAS FOR BLASTING OR PROPULSION (CHEMICAL PART)
    • C06D5/00—Generation of pressure gas, e.g. for blasting cartridges, starting cartridges, rockets

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

本发明公开了一种球形铝‑钼复合材料、制备方法及应用，是为了解决现有铝粉氧化峰温较高，放热速率较慢的问题。铝‑钼复合材料，所述的复合材料由钼、Al5Mo及铝组成，铝元素与钼元素质量比为4:1。铝‑钼复合材料一次氧化峰温为548℃，二次氧化峰温为704℃，均低于铝粉所对应氧化温度。一次放热反应速率，二次放热反应速率与率粉相比分别提高36％与42％。

Description

一种球形铝-钼复合材料、制备方法及应用
技术领域
本发明属于复合材料领域，涉及一种球形铝-钼复合材料、制备方法及应用。
背景技术
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。
电爆炸法制备的纳米铝粉由于具有较高的表面能，需要的氧化反应激活能小，因此相对于微米铝粉具有较低的氧化反应起始温度。Ohkura Y,Rao P M,Zheng X.Flashignition of Al nanoparticles:Mechanism and application[J].Combusion&Flame2011,158(12):2544-2548.一文指出，通常纳米铝粉在400-600℃之间出现一个放热峰，这种集中放热是固体纳米铝粉氧化引起的，这是只有在纳米尺寸的粒子才会山现的情况。在800-900℃存在另一个放热峰，这种放热现象是由于含氧化铝壳层的纳米粒子在加热过程中内部的铝先达到熔点而发生烙化膨胀，熔化相变产生的内应力作用在氧化侣壳层上化氧化铅壳层处于拉伸状态，导致氧化壳层破裂内部熔化的铝外溢发生氧化反应。
发明内容
本发明的目的是提供一种能进一步降低铝粉氧化峰温提高放热反应速率的球形铝-钼复合材料、制备方法及应用。
为了解决上述技术问题，本发明采取如下技术方案：
一种铝-钼复合材料，所述的复合材料由钼、Al5Mo及铝组成，铝元素与钼元素质量比为4:1。
可选的，所述复合材料的粒度分布为150～300nm。
可选的，所述复合材料的形状为球形、近球形或类球形。
可选的，所述复合材料的制备包括：单质铝与单质钼利用电爆炸法反应制备得到；按元素质量比计，铝元素与钼元素质量比为4:1。
可选的，电爆炸法反应的温度为20℃，压强为0.2MPa，风速为2000r/min，放电电压为25～28KV，电容器容量3.6μF，放电频率0.3Hz，电爆炸长度为80～90mm。
可选的，所述复合材料的制备包括：铝丝与钼丝按长度比为1:1缠绕后利用电爆炸法反应制备得到；按元素质量比计，铝元素与钼元素质量比为4:1。
可选的，电爆炸法反应的温度为20℃，压强为0.2MPa，风速为2000r/min，放电电压为25～28KV，电容器容量3.6μF，放电频率0.3Hz，电爆炸长度为80～90mm。
一种铝-钼复合材料的制备方法，所述复合材料的制备包括：铝丝与钼丝按长度比为1:1缠绕后利用电爆炸法反应制备得到；
按元素质量比计，铝元素与钼元素质量比为4:1；
电爆炸法反应的温度为20℃，压强为0.2MPa，风速为2000r/min，放电电压为25～28KV，电容器容量3.6μF，放电频率0.3Hz，电爆炸长度为80～90mm。
可选的，制备得到的铝-钼复合材料由钼、Al5Mo及铝组成，铝元素与钼元素质量比为4:1；
所述复合材料的粒度分布为150～300nm；
所述复合材料的形状为球形、近球形或类球形。
铝-钼复合材料用于制备固体火箭推进剂或高能炸药的应用。
本发明的优点：
本发明涉及的铝-钼复合材料，形状为球形，由单质钼、Al5Mo、及微量单质铝三种物质组成；铝-钼复合材料TPO一次氧化峰温为548℃，二次氧化峰温为705℃与同样条件下制备的铝粉相比分别降低了50℃与100℃，放热过程集中，一次氧化温度跨度由500-650℃变为519℃-600℃，放热速率提升46％。二次氧化温度跨度由700-850℃变为690-770℃，放热速率提升46％。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1铝-钼复合材料的扫描电镜图；
图2铝-钼复合材料粒度分布曲线；
图3铝-钼复合材料XRD图；
图4铝-钼复合材料XPS分析图；
图5空气气氛下铝-钼复合材料与铝粉DSC测试结果对比图。
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
本发明提供的铝-钼复合材料，粒度分布为150～300nm，形状为球形、近球形或类球形，铝元素与钼元素元素质量比为4:1，由单质钼、Al5Mo、及微量单质铝三种物质组成。铝-钼复合材料一次氧化峰温为548℃，二次氧化峰温为704℃，均低于铝粉所对应氧化温度。
本发明中提到的近球形或类球形指的是复合材料形成时外观形状，大部分为规则的球形，但也由于相互挤压或制备过程的影响，某些或某部分的材料形成了接近球形的形状，即近球形或类球形。
本发明铝-钼复合材料应用于固体火箭推进剂及高能炸药可以改善铝粉的点火延迟，降低点火温度，推进剂与炸药的能量密度。
本发明下述实验中所涉及到的性能测试仪器及型号，见表1：
表1
Figure BDA0002600072960000031
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Cu Kα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。
XPS测试：取0.05g样品，以Al Kα为射线源，在真空度为5×10torr，束斑大小700×300μm，扫描模式为CAE的条件下测试。
激光粒度测试：称取0.05样品，分散于测试装置中，调节激光透光率为20％，在搅拌与超声的作用下完成测试。
实施例1：
1、将0.43mm铝丝与0.1mm钼丝按长度比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2000r/min。
3、在放电电压为25KV，电容器容量3.6μF，放电频率0.3Hz，电爆炸长度为80mm的条件下完成复合材料制备。
所得样品经收集后即为铝-钼复合材料。
本发明的铝-钼复合材料性能表征：
经图1的SEM观察，铝-钼复合材料呈球形，图2粒度分布范围150-300nm，激光粒度测试曲线表明样品的平均粒度约为260nm与SEM观察的结果一致。
图3样品的XRD测试表明，样品主要由单质钼、Al5Mo、及微量单质铝三种物质组成，未观察到其他物相的衍射峰。
图4样品的XPS测试表明，材料的表面主要有Al、Mo、O、C四种元素构成，样品的A2p分封表明，在样品表面铝元素有三种状态的存在方式，75ev处峰对应的为表面氧化层的Al-O键，73ev处的峰对应于Al5Mo合金相中的Al-Mo键，72ev处的峰对应于单质铝的峰。
图5样品空气气氛下的DSC-TG测试表明，样品的增重分为两个过程，分别是对应于样品的两次氧化放热过程，即519℃-600℃第一次氧化放热过程与690-770℃第二次氧化放热过程。
与电爆炸制备的铝粉相比，铝-钼复合材料一次氧化峰温由600℃降低到547℃，放热时间由11.5min降低到7.8min能量释放速率提升了32％，二次氧化峰温由800℃降低到705℃，放热时间由14.2min降低到7.7min能量释放速率提升了46％。
实施例2：
1、将0.43mm铝丝与0.1mm钼丝按长度比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2000r/min。
3、在放电电压为28KV，电容器容量3.6μF，放电频率0.3Hz，电爆炸长度为90mm的条件下完成复合材料制备。
所得样品经收集后即为铝-钼复合材料。
本发明铝-钼复合材料用途：
本发明的铝-钼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。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (10)

1.一种铝-钼复合材料，其特征在于，所述的复合材料由钼、Al5Mo及铝组成，铝元素与钼元素质量比为4:1。
2.根据权利要求1所述的铝-钼复合材料，其特征在于，所述复合材料的粒度分布为150～300nm。
3.根据权利要求1或2所述的铝-钼复合材料，其特征在于，所述复合材料的形状为球形、近球形或类球形。
4.根据权利要求1或2所述的铝-钼复合材料，其特征在于，所述复合材料的制备包括：单质铝与单质钼利用电爆炸法反应制备得到；
按元素质量比计，铝元素与钼元素质量比为4:1。
5.根据权利要求4所述的铝-钼复合材料，其特征在于，电爆炸法反应的温度为20℃，压强为0.2MPa，风速为2000r/min，放电电压为25～28KV，电容器容量3.6μF，放电频率0.3Hz，电爆炸长度为80～90mm。
6.根据权利要求1或2所述的铝-钼复合材料，其特征在于，所述复合材料的制备包括：铝丝与钼丝按长度比为1:1缠绕后利用电爆炸法反应制备得到；
按元素质量比计，铝元素与钼元素质量比为4:1。
7.根据权利要求6所述的铝-钼复合材料，其特征在于，电爆炸法反应的温度为20℃，压强为0.2MPa，风速为2000r/min，放电电压为25～28KV，电容器容量3.6μF，放电频率0.3Hz，电爆炸长度为80～90mm。
8.一种铝-钼复合材料的制备方法，其特征在于，所述复合材料的制备包括：铝丝与钼丝按长度比为1:1缠绕后利用电爆炸法反应制备得到；
按元素质量比计，铝元素与钼元素质量比为4:1；
电爆炸法反应的温度为20℃，压强为0.2MPa，风速为2000r/min，放电电压为25～28KV，电容器容量3.6μF，放电频率0.3Hz，电爆炸长度为80～90mm。
9.根据权利要求8所述的铝-钼复合材料的制备方法，其特征在于，制备得到的铝-钼复合材料由钼、Al5Mo及铝组成，铝元素与钼元素质量比为4:1；
所述复合材料的粒度分布为150～300nm；
所述复合材料的形状为球形、近球形或类球形。
10.铝-钼复合材料用于制备固体火箭推进剂或高能炸药的应用。
CN202010721204.XA 2020-07-24 2020-07-24 一种球形铝-钼复合材料、制备方法及应用 Active CN111940717B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010721204.XA CN111940717B (zh) 2020-07-24 2020-07-24 一种球形铝-钼复合材料、制备方法及应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010721204.XA CN111940717B (zh) 2020-07-24 2020-07-24 一种球形铝-钼复合材料、制备方法及应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111940717A true CN111940717A (zh) 2020-11-17
CN111940717B CN111940717B (zh) 2022-07-15

Family

ID=73337934

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010721204.XA Active CN111940717B (zh) 2020-07-24 2020-07-24 一种球形铝-钼复合材料、制备方法及应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111940717B (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2418984Y (zh) * 2000-05-22 2001-02-14 褚炎明 一种纳米金属的生产装置
KR20090017022A (ko) * 2007-08-13 2009-02-18 울산대학교 산학협력단 비정질-금속 복합분말 제조방법
CN108149082A (zh) * 2018-01-08 2018-06-12 东北大学 一种Al-Mo中间合金及其制备方法
CN110578080A (zh) * 2019-09-27 2019-12-17 西安近代化学研究所 Cu/Al复合材料及其制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2418984Y (zh) * 2000-05-22 2001-02-14 褚炎明 一种纳米金属的生产装置
KR20090017022A (ko) * 2007-08-13 2009-02-18 울산대학교 산학협력단 비정질-금속 복합분말 제조방법
CN108149082A (zh) * 2018-01-08 2018-06-12 东北大学 一种Al-Mo中间合金及其制备方法
CN110578080A (zh) * 2019-09-27 2019-12-17 西安近代化学研究所 Cu/Al复合材料及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
M. I. LERNER ET AL.: "Production technology, characteristics, and some applications of electric-explosion nanopowders of metals", 《NANOTECHNOLOGIES IN RUSSIA》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN111940717B (zh) 2022-07-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7184552B2 (ja) シリコン・炭素複合粉末
US3178807A (en) Cermet of aluminum with boron carbide or silicon carbide
TW201705595A (zh) 用於鋰離子電池組之陽極中的複合物粉末、用於製造複合物粉末的方法、及鋰離子電池組
Wang et al. Fabrication of high electrostatic safety metastable Al/CuO nanocomposites doped with nitro-functionalized graphene with fast initiation ability and tunable reaction performance
JP2018523630A (ja) ポーラスシリコンの作製方法および二次電池電極用の原料としてのその使用
JP2023537430A (ja) 複合正極材料、正極板及びその製造方法、電池
JP7225663B2 (ja) 活物質の製造方法、活物質および電池
CN111940717B (zh) 一种球形铝-钼复合材料、制备方法及应用
CN104995771A (zh) 蓄电设备用Si系合金负极材料以及使用该材料的电极
CN110408833A (zh) 一种NbTaTiZr高熵合金及其粉末的制备方法
CN110578080A (zh) Cu/Al复合材料及其制备方法
Wang et al. Facile fabrication of highly exothermic CuO@ Al nanothermites via self-assembly approach
US4004174A (en) Rotary anode structure for an X-ray tube
Yang et al. Effects of hollow carbon nanospheres on combustion performance of Al/Fe2O3-based nanothermite sticks
JPH05337630A (ja) ピストン用素材とその製造方法
Okuno et al. Stable cyclability of porous Si anode applied for sulfide-based all-solid-state batteries
CN104064666B (zh) 高效能钾掺杂碲化铅‑硫化铅合金热电材料及其制备方法
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
CN101758239A (zh) 采用等离子辅助旋转电极制备硬质铝合金2a12金属小球的方法
US5441826A (en) Hydrogen-absorbing alloy electrode
CN112441819A (zh) 一种氧化镍基陶瓷靶材材料的热等静压制备方法
CN115446305A (zh) 一种微纳复合结构铝粉材料、制备方法及其应用
CN111748760A (zh) 一种HfO2/HfB2复合高红外发射率陶瓷涂层及其制备方法
CN115415536A (zh) 一种铝-硼微纳复合材料、制备方法及其应用
Pan et al. Exploding wire preparation of core–shell aluminum–silicon nanoparticles and characterization as energetic material

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
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant