[发明专利]一种铝锌基多元合金球形粉末及其制备方法与应用有效
申请号: | 201910073059.6 | 申请日: | 2019-01-25 |
公开(公告)号: | CN109702214B | 公开(公告)日: | 2021-03-12 |
发明(设计)人: | 焦清介;张碧;闫石;郭学永;杜风贞;刘大志 | 申请(专利权)人: | 北京理工大学;唐山威豪镁粉有限公司 |
主分类号: | B22F9/08 | 分类号: | B22F9/08;C22C21/10;C06B33/00 |
代理公司: | 北京高沃律师事务所 11569 | 代理人: | 代芳 |
地址: | 100000 *** | 国省代码: | 北京;11 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 基多 合金 球形 粉末 及其 制备 方法 应用 | ||
本发明提供了一种铝锌基多元合金球形粉末及其制备方法与应用,属于合金粉末技术领域。包括铝、锌和组元金属元素,所述组元金属元素包括Li、Mg、Bi、Sb和Pb中的一种或多种。组元金属锂和镁的熔、沸点较低,易挥发会形成蒸汽,蒸汽会阻碍氧化物的形成;且锂镁在气相中燃烧容易形成气相扩散火焰,加热速率快,形成氧化物机会少;因此镁锂添加到铝锌中可以增加铝锌燃料活性,降低点火温度并且改善燃烧性能。组元金属铋、锑和铅三者密度远远大于金属铝,并且由于其氧化物的特殊性能,可以通过提高铝颗粒的高体积冲量和能量密度,增加铝颗粒的燃烧效率。实施例表明:粉末燃烧热达27kJ/g,点火温度低至960℃,燃烧率达90%。
技术领域
本发明涉及合金粉末技术领域,尤其涉及一种铝锌基多元合金球形粉末及其制备方法与应用。
背景技术
铝粉作为金属燃料,具有相对高的体积燃烧焓以及较高的能量密度,可以广泛应用于推进剂、炸药和烟火药等领域。铝的熔点为660℃,沸点为2327℃,同时铝的气化热为291.4kJ/mol,很多燃烧条件并不能达到铝沸点温度,因此,液态的铝并不易被气化。铝粒子与含能材料燃烧产物中的水、二氧化碳、氧气等进行气相反应,该气相反应速率取决于铝粒子的气化速率。由于铝粒子的气化是表面气化,所以,铝粉的燃烧速率主要取决于铝粒子的尺寸。要提高燃烧速率,必须降低铝粒子的尺寸。而纳米尺寸的粒子活性低、易自发团聚成大颗粒,且与含能材料复合的工艺性差,难以实现提高含能材料能量释放速率的作用。
随着科技的发展,人们发现在铝粉中添加锌能够解决纳米铝燃烧不完全、燃烧率低以及点火温度高等缺点,改善铝粉的性能。但是,该铝锌合金燃料的燃烧热为23~26kJ/g,点火温度仍为1050~1300℃,燃烧率为60~70%,相比单纯铝粉的燃烧性能,提高幅度有限。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种铝锌基多元合金球形粉末及其制备方法与应用,本发明提供的铝锌基多元合金球形粉末相比一般合金燃料具有较高的燃烧热和燃烧率及较低的点火温度,同时在一般的贮存和工艺条件下不易被氧化。
为了实现上述发明目的,本发明提供以下技术方案:
本发明提供了一种铝锌基多元合金球形粉末,包括铝、锌和组元金属元素,所述组元金属元素包括Li、Mg、Bi、Sb和Pb中的一种或多种。
优选地,所述铝锌基多元合金球形粉末中铝的质量分数为90~55%,锌的质量分数为5~40%。
优选地,所述铝锌基多元合金球形粉末中Li、Mg、Bi、Sb和Pb的质量分数独立地为2~5%。
优选地,所述铝锌基多元合金球形粉末的粒度为0.5~200μm。
优选地,所述铝锌基多元合金球形粉末的密度值为2.57~3.89g/cm3,圆度值≥0.88。
本发明还提供了上述技术方案所述铝锌基多元合金球形粉末的制备方法,包括以下步骤:
(1)在惰性气氛下,依次将铝锭、锌锭和组元金属熔融混合,得到熔炼液;
(2)在惰性气氛下,将所述步骤(1)得到的熔炼液经雾化和快速冷凝,得到所述铝锌基多元合金球形粉体。
优选地,所述熔融混合的温度为680~730℃。
优选地,所述雾化所用雾化器的频率为55~65Hz。
优选地,所述惰性气氛包括纯度为99.99%以上的氩气或氦气。
本发明还提供了上述技术方案所述铝锌基多元合金球形粉末或所述制备方法得到的铝锌基多元合金球形粉末在推进剂、炸药和烟火药领域中的应用。
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