al-mg及al-mg-li合金燃料的氧化性能研究

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1、分类号学号M201270695学校代码10487密级硕士学位论文Al-Mg及Al-Mg-Li合金燃料的氧化性能研究学位申请人：徐长娟学科专业：材料学指导教师：蔡水洲副教授答辩日期：2015年5月13日ADissertationSubmittedinFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterinEngineeringResearchontheOxidationPropertiesofAl-MgandAl-Mg-LiAlloyFuelsCandidate:XuChangjuanMajor:MaterialsScience

2、Supervisor:AssociateProf.CaiShuizhouHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其它个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有

3、关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在_____年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要铝基合金材料在作推进剂、炸药和烟火等含能配方中的燃料添加剂方面有着不可替代的地位。本文利用紧耦合气雾化法制备了Al-Mg合金和Al-Mg-Li合金粉末，研究了

4、Al-Mg/H2O体系反应特性和Al-Mg-Li三元合金的氧化性能。利用联机电脑系统实时监测了高压反应釜内Al0.5Mg0.5/H2O体系的反应过程，针对反应体系的T-t曲线进行分析，提取并定义了反应过程的三个特征温度点（包括反应放热起始温度、反应最高速率温度、反应结束温度）和三个特征参数（包括反应起始温度、反应放热速率、反应放热量），从而建立了Al0.5Mg0.5/H2O反应的评价体系，作为评价Al0.5Mg0.5/H2O体系反应性能的标准。根据此方法，分析研究了粉末粒径、原料储存条件、加热功率、水燃摩尔比和反应溶液PH值五方面对Al0.5Mg0.5/H2O反应特性的

5、影响，得出体系的最佳反应条件。Al0.5Mg0.5合金能与H2O完全反应，说明添加Mg元素使Al0.5Mg0.5合金粉活性升高，也为金属粉/水反应燃料更好地应用于推进剂中提供了数据支持。Al-Mg合金在与水反应方面优异的氧化性能在改善传统Al/H2O体系的性能方面具有重要意义。为进一步提高Al-Mg合金氧化性能，本文在Al-Mg二元合金基础上加入了Li元素，研究了Al-Mg-Li三元合金的氧化性能。利用热重/差热分析法(TG/DTA)测试了成分为Al0.55Mg0.4Li0.05到Al0.55Mg0.4Li0.05间的Al-Mg-Li合金的氧化性能。结果表明，对于镁含量

6、10%-30%的合金，第一个氧化峰出现在417-480°C，第二个氧化峰出现在989-1098°C，且氧化温度随着镁含量增加而降低；镁含量为40%的合金第一个氧化峰出现在458°C，第二个氧化峰出现在540°C，且此温度后再无放热峰出现。在合金氧化过程中，合金中的Li、Mg元素首先发生选择性氧化并从中间相分离，选择性氧化过程中形成的多孔状结构促进了合金中剩余Al相的氧化。Al0.55Mg0.4Li0.05合金比其它合金提前氧化完全，完全I华中科技大学硕士学位论文氧化温度为1100°C。文中还制备了Al0.55Mg0.4Li0.05-Fe2O3铝热剂体系，在Ar气氛下的进

7、行了DTA分析，结果表明，Al0.55Mg0.4Li0.05-Fe2O3在587°C发生剧烈，比传统的Al-Fe2O3铝热剂反应温度大幅降低，这说明Li、Mg的添加可显著降低铝热反应温度。关键词：合金粉末；氧化性能；Al0.5Mg0.5/H2O体系；反应特性；影响因素II华中科技大学硕士学位论文AbstractMetal-based,binary,mechanicallyalloyedandnanocompositematerialsofferadvantageousperformanceasfueladditivesinenergeti