[发明专利]一种三元合金Mg0.5

说明书

本发明公开了一种三元合金Mg_0.5Al_0.58₂制备方法，属于含能材料领域。制备步骤为：将镁粉、铝粉和硼粉混匀，并过筛；将混匀过筛后的混合粉移入坩埚中，松装；将坩埚置于管式炉中，抽真空，向管式炉中通氩气，加热、保温，随炉冷却至室温。将冷却后的试样取出，磨碎、过筛制得产品。采用在惰性气氛下用管式炉烧结制得Mg_0.5Al_0.58₂合金，设备和工艺简单、成本较低，所制备得到的硼合金材料应用到含能材料中，预期可改善复合含能材料的燃烧性能。

技术领域

本发明涉及一种三元合金Mg_0.5Al_0.5B₂制备方法，属于含能材料领域。

背景技术

新一代飞航导弹动力装置正向体积小、质量轻、超声速、远射程和高机动性发展，仅冲压发动机满足该技术要求。固体火箭冲压发动机推进系统适用固体贫氧推进剂。添加金属燃料是高能贫氧推进剂当前的一个重要发展方向。可选用的金属主要是一些燃烧热值高的金属，如铝、镁、硼等，尤其是硼，具有一系列优良特性而成为首选金属。由此引起含硼推进剂的广泛深入研究。硼本为非金属元素，但在燃料研究中，习惯上把它归入金属燃料。硼具有极高的质量热值(58.86KJ/g)和容积热值(137.73KJ/cm³)。含硼贫氧推进剂的理论比冲可以达到12000N·s/kg，如此高的比冲可以大幅度提高导弹武器的射程。正因为硼具有这些特性，尽管镁和铝在固体推进剂中获得成功的应用，硼仍然引起了推进剂研究者的极大兴趣。

尽管硼作为燃料有其独特的优势，但在实际应用中，硼自身的高熔点和高沸点，导致其存在点火性能差，燃烧效率低等问题，从而影响了其高能量性能的发挥；硼点火延迟和燃烧时间长，在有限的时间内，硼颗粒在燃烧室内存在着燃烧不完全现象，使硼颗粒的热值不能完全发挥出来；硼的燃烧效率低，耗氧量大，燃烧残渣多，无法释放它的高热量；在加工工艺方面，硼颗粒表面存在B₂O₃、H₃BO₃等杂质，使得硼颗粒与推进剂体系不相容。

国内外对新型硼合金材料的制备开展了大量研究，期望利用复合材料的协同效应以实现硼合金燃料比单独硼燃料更高的密度、更短的点火延迟时间，更快的燃烧速度和更完全的燃烧。郭洋等采用高温烧结法制备了硼镁合金。Shtessel等采用高能球磨制备了Al-B机械合金，采用X射线衍射、电子显微镜和低角激光衍射技术表征了其结构、形态和合金的尺寸，所制备的材料为纳米晶态的亚稳态相，颗粒尺寸为1-50μm。Birol等利用球磨法由Al和B₂O₃制备Al-B合金。Korchagin等利用高能球磨法，开发了一种利用镍和硼粉末混合物合成Ni₃B的途径，保证单相Ni₃B形成的球磨时间为7分钟。徐伟采用化学还原法和高能球磨法制备了非晶态硼镍合金，系统研究了反应时间、摩尔比、镍盐浓度、硼氢化钠的浓度、表面活性剂等条件对合金化的影响。

现有硼合金材料存在的技术问题是：国内外对于硼合金材料的制备方法球磨法较多且以二元和金制备为主，对于三元硼合金的制备方法报道较少，三元合金Mg_0.5Al_0.5B₂的烧结制备方法未见报道。

发明内容

本发明的目的是解决三元硼合金的制备问题，提供一种三元合金Mg_0.5Al_0.5B₂制备方法。根据常用金属的密度、原子量以及氧化物生成热数据，计算出单位质量燃烧热和单位体积燃烧热，综合考虑金属燃料的点火性能、耗氧量及原材料成本，选用常用金属燃料镁和铝与硼进行合金化，制备Mg_0.5Al_0.5B₂三元硼合金材料，利用合金化效果有望改善硼燃烧释能相关缺陷。