高活性铝基合金燃料的制备与热性能研究

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1、分类号学号M201270696学校代码10487密级硕士学位论文高活性铝基合金燃料的制备与热性能研究学位申请人：李林福学科专业：材料学指导教师：蔡水洲副教授答辩日期：2015年5月13日AThesisSubmittedinPartialFulfilmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringStudyonPreparationandThermalPerformanceofSuper-ReactiveAl-BasedAlloyFuelsCandidate:LiLinfuMajor:M

2、aterialsScienceSupervisor:Assoc.Prof.CaiShuizhouHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan,Hubei430074,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他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

3、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。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为克服纯Al燃料在应用中遇到的问题，如燃烧不完全、燃烧速率低和点火温度高等，本论文通过将Al

4、合金化，制备出高活性的Al基二元和三元合金燃料，使其成为有潜力应用于军工领域的含能材料。采用紧耦合气雾化法制备了Al-3Li和Al-6Mg二元合金燃料和不同配比的Al-Mg-Zr三元合金燃料。通过XRD、SEM/EDS、TG-DTA以及激光粒度仪等手段表征分析制备的合金粉末。结果表明，合金粉末具有良好的球形度很高且表面较为光滑。对于Al-3Li和Al-6Mg二元合金燃料，它们的氧化行为显著不同。Al-3Li合金只发生了一次剧烈的氧化反应，且该反应基本完全，而Al-6Mg合金则进行了多步氧化，且多步氧化反应后依然没有完全。通过Kissinger方

5、程对这两种合金粉进行氧化-1动力学分析得出，Al-3Li合金唯一的一次氧化反应的表观活化能Ea为339.7kJ·mol，-1Al-6Mg合金粉的第一次和第二次氧化反应的活化能Ea分别为183.7kJ·mol和221.2-1kJ·mol。与Al-6Mg合金相比，Al-3Li合金具有更低的剧烈氧化温度，更大的反应速率和更加完全的反应程度，可知Al-3Li合金的总体热反应活性比Al-6Mg合金高。对于紧耦合气雾化法制备的Mg含量为5%~30%的Al-Mg-Zr合金粉，随着Mg含量的升高，氧化反应发生的温度明显降低，氧化过程由多步氧化逐渐转变为一步氧化

6、。其中Al-20Mg-2Zr和Al-25Mg-2Zr粉末分别在945℃和938℃呈现集中氧化放热，且Al-20Mg-2Zr粉末具有最大的氧化放热焓。通过对Al-20Mg-2Zr粉末集中氧化后的产物分析得出，发生在945℃的剧烈氧化反应很完全，且该氧化反应的活化能-1Ea约为250kJ·mol，频率因子A非常大，较小的活化能和很大的频率因子决定了该粉末在高温时的高活性和很大的氧化反应速率。最后，Al-3Li和Al-20Mg-2Zr都具有优异的反应活性，使得这两种合金燃料在军工领域具有潜在的应用前景。关键词：合金燃料；气雾化法；热反应活性；集中氧化

7、；含能材料I华中科技大学硕士学位论文AbstractInordertoovercomeproblemsencounteredintheapplicationofpureAlfuel,suchasincompletecombustion,lowburningrateandhighignitiontemperature,inthispaper,alloyingadditionsonAlhavebeenusedtopreparehigh-reactiveAl-basedbinaryandternaryalloyfuelsforpotentialapp

8、licationsinmilitaryfield.Al-3Li,Al-6MganddifferentmassfractionsofAl-Mg-Zral