鋁基貯氫復合燃燒劑在水下炸藥中的應用

宋江偉，楊文進，張軍旗，張勁松，徐 森

（1. 中國科學院金屬研究所， 遼寧 沈陽 110016； 2. 沈陽材料科學國家研究中心， 遼寧 沈陽 110016； 3. 南京理工大學化學與化工學院， 江蘇 南京 210094）

0 引 言

鋁粉作為一種廉價且成熟的燃燒劑，廣泛應用于各類火炸藥配方中，可顯著提高爆熱和能量水平［1-2］。但是鋁粉的理論燃燒熱明顯低于鈹、硼等，難以滿足高能量配方的要求；而從燃燒動力學角度看，鋁粉燃燒過程中受表面致密氧化層的限制，點火延遲時間長，降低了鋁粉的釋能速率和釋能效率［3-4］。

鋁粉的優化改性研究主要圍繞改善點火燃燒性能和提高粉體能量水平兩個方面。為了優化鋁粉在點火延遲、釋能速率及效率等方面的應用性能，很多研究采用了將不同金屬燃料與鋁進行合金化的方法，比如在鋁基體中加入易點火、燃速快的Mg 金屬形成Mg-Al合金［5-6］；加入高密度重金屬Ti［7］、Zr［8］等制備高體積熱值的Ti-Al 合金和Zr-Al 合金；加入促燃劑制備Al-FeF3［9］、Al-PTFE［10］、Al-PE［11］等；也 有研究將 點火性能良好的Ni 金屬包覆修飾在鋁粉表面制備Ni-Al 燃燒劑［12］；有 機 聚 合 物 表 面 修 飾 的PMMA-Al［13］、PDA-Al［14］、NC-Al［15］、金 屬和 金 屬 氧 化 物@Al［16-17］等，在點火燃燒過程中，這些促燃劑的加入可以破壞鋁表面形成的致密氧化層，降低鋁的團聚燃燒，提高粉體的點火性能和反應活性。但是，這些方法在一定程度上降低了鋁粉的能量性能，比如10%含量的聚乙烯與鋁粉復合后用于推進劑，發動機比沖降低1%［10］，Al-PTFE［9］、Ni-Al［11］等 燃 燒 劑 同 樣 明 顯 降 低 了 推 進劑實測比沖。而納米鋁粉由于其活性鋁含量低、成藥工藝性能較差、成藥藥柱密度下降及機械性能變差等原因［18-19］還不能替代鋁粉大量使用。……