[发明专利]一种高燃烧、低感度的稀土合金氢化物材料及其制备方法

说明书

本发明公开了属于含能材料技术领域的一种高燃烧、低感度的稀土合金氢化物材料及其制备方法。该稀土合金氢化物材料为核壳式结构，外壳为金属层，内核为稀土铝合金氢化物；所述稀土铝合金氢化物中稀土氢化物弥散分布于稀土铝合金。本发明不需要特殊的工艺流程和复杂的处理过程，在轻稀土金属氢化物弥散分布于稀土合金第二相，并包覆高燃烧热金属层，具有操作简单、实验条件容易达到、安全可靠的特点，便于后期的使用。

技术领域

本发明属于含能材料技术领域，特别涉及一种高燃烧、低感度的稀土合金氢化物材料及其制备方法。

背景技术

稀土金属的化学活性很强，从发现到至今，随着科学技术的发展，其应用范围也越来越广泛，已经应用到科学研究、日常生活等各个方面。稀土金属可以作为性能良好的永磁材料，石油裂化及汽车尾气处理过程中的催化剂以及性能良好的电光源。稀土金属所蕴藏的优异的特性和功能是21世纪重要的研究方向之一，具有良好的发展应用前景。

稀土金属氢化物由于其优异的性能，被广泛应用于军事、民用及能源化工各个领域。轻稀土金属氢化物具有极高的能量，其典型代表氢化铈的能量约217.6MJ/kg，是环四亚甲基四硝胺(HMX)能量的40倍，属于超高能炸药添加剂。将轻稀土金属氢化物应用到活性材料中，能够提高活性材料的燃烧热能，此外，氢化铈具有很高的化学反应活性，极易发生引燃引爆，并且氢化铈能量密度较高，因此，可以作为较好的含能材料爆炸过程中高能添加剂。轻稀土金属氢化物也是未来新型活性材料的重要添加剂之一。

含能材料在坚硬的表面摩擦是导致其意外爆炸的主要因素之一。因此摩擦感度测试对新型含能材料的优化配方和改善生产环境是必不可少的一部分，也是确定杂质或老化对其性能影响的重要环节。目前降低材料感度的方法主要有：采用特殊的生产工艺对金属氢化物表面进行改性降低材料的感度(刘吉平，毕晓露，金属氢化物安定性处理方案，CN201310293795.5)；有机胶液包覆法(张卫山，轻稀土金属氢化物活性破片制备及毁伤实验研究，北京理工大学硕士论文)。而为了防止轻稀土氢化物发生意外自燃，传统的储存方式大多为将轻稀土氢化物保存在密闭容器中进行密封保存，以隔绝空气和水。

上述这些措施与方法，虽然可以降低轻稀土金属氢化物的感度，但处理过程繁琐，后期使用仍要从器皿或惰性气体中取出来，还是存在瞬时与空气接触发生氧化甚至自燃的风险，这就带来了安全、使用等一系列问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高燃烧、低感度的稀土合金氢化物材料及其制备方法，具体技术方案如下：

一种高燃烧、低感度的稀土合金氢化物材料，为核壳式结构，外壳为金属层，内核为稀土铝合金氢化物；所述稀土铝合金氢化物中稀土氢化物弥散分布于稀土铝合金。

进一步地，所述金属层的材料选用具有高燃烧热的金属，优选为Al、Mg、Cu、Ni、Ti、Zr、Cr或B；金属层厚度为1-1000nm。

更进一步地，采用物理气相沉积方法将金属材料包覆在稀土铝合金氢化物表面。

其中，所述物理气相沉积方法包括磁控溅射、电子束蒸发中的任意一种；磁控溅射的沉积工艺为预抽真空度小于5×10^-3Pa、溅射气压0.1～1.0Pa、溅射功率1～20kW、沉积时间0.1～10h。

进一步地，用作内核材料的稀土铝合金氢化物通过稀土铝合金吸氢发生氢致歧化反应得到。

其中，稀土铝合金为粉末状，粒径为-20～+800目；吸氢条件为0.1～5.0MPa、0℃～200℃。

其中，稀土铝合金通过稀土和铝熔炼得到，所述稀土为La、Ce、Y、Dy、Er、Yb、Sm中任意一种或多种。所述稀土铝合金中稀土和铝的摩尔比为5：1～1：10，所述熔炼方法为中频感应熔炼、悬浮熔炼或电子束熔炼。

本发明所述稀土合金氢化物材料的制备方法包括以下步骤：