鎂含量對離心霧化鋁鎂合金粉反應性能的影響

李建新，趙婉君，閆 石，樂 威，馬曉航，劉大志，焦清介

（1. 北京理工大學 爆炸科學與技術重點實驗室，北京 100081；2. 唐山威豪鎂粉有限公司，河北 遷安 064406）

1 引言

鋁（Al）粉廣泛應用于多種含能材料，其優點是熱值密度高、與含能材料的相容性好，但Al 粉的氣化點、汽化焓、熱點火溫度和氧化反應活化能都很高，導致其在多數含能材料中燃燒不完全［1-3］。在Al 中引入另一種金屬合金化，設計制備多種合金（例如：鋁硅（Al-Si）、鋁鎂（Al-Mg）、鋁鈦（Al-Ti）、鋁鋯（Al-Zr）和鋁鋰（Al-Li）合金等［4-7］），通過調節成分可以顯著改善金屬燃料的性能。其中金屬鎂（Mg）不僅能量密度高，而且點火能量閾值小，反應活性高，氧化膜易滲透，揮發性好。目前，國內外很多學者對Al-Mg 合金開展了大量研究［8-13］。Dreizin E L 等［12］采用機械合金化法（MA）制備了不同Mg 含量的Al-Mg 合金，但表面形貌不規則，個體差異較大，其粒徑分布為8.5～15.9 μm。采用數字成像和三色高溫法測定導線的輻射強度和溫度，測得合金粉的點火溫度在1000 ℃左右，遠低于純Al的點火溫度2300 ℃，對制備的Al-Mg30 合金粉進行燃燒測試，燃燒時間僅有2.6 ms，低于純Al（10 ms）。Mirko Schoenitz 等［13］通過機械法對Mg、Al 粉進行研磨，制備了Al-Mg50 合金，發現該合金粉物相組成主要是過飽和固溶體α-Al 和γ-Al12Mg17，熱重分析-差示掃描量熱（TG-DSC）結果表明，其燃燒過程分為兩個階段，第一步在550～600 ℃，Mg 氧化生成氧化鎂（MgO），第二步在900～1200 ℃，主要是α-Al 發生氧化。但是采用機械合金化法制備的Al-Mg 合金顆粒粒徑較大，且形貌不規則，因此機械合金化法限制了Al-Mg 合金粉的大規模生產和實際應用。

相比機械合金化法，離心霧化法一般采用快速冷凝技術，可以極大提高Mg 在Al 合金粉中的固溶度，合金粉具有表面光滑，活性高、松裝密度大、能量釋放更穩定等特點［14-20］?！?br>