[发明专利]一种铝纤维增强铝/聚四氟乙烯含能材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种铝纤维增强铝/聚四氟乙烯含能材料的制备方法，属于材料制备技术领域。该方法依次包括如下步骤：原料配制、混合干燥、压制烧结。该方法以铝纤维、铝粉、聚四氟乙烯粉体作为原料，易于制造。与铝/聚四氟乙烯含能材料相比，纤维增强铝/聚四氟乙烯含能材料具有更高的屈服强度、动态抗压强度和冲击反应阈值。铝纤维质量分数为4％时，准静态加载下屈服强度提高了40％达到21.2Mpa，冲击反应阈值提高了21％达到61.2J/cm²；铝纤维质量分数为1％时，动态抗压强度提高了25％达到67.3Mpa。此外，铝纤维的加入未改变铝/聚四氟乙烯含能材料化学成分及比例，两种材料的理论释放能量相同。

技术领域

本发明涉及一种铝纤维增强铝/聚四氟乙烯含能材料的制备方法，属于含能材料制备技术领域

背景技术

铝/聚四氟乙烯是一种新型的含能材料，该材料通常由活性铝粉与聚四氟乙烯粉体按一定比例混合制备而成，其在常规条件下处于惰性亚稳态，而在强冲击载荷作用下，铝填料与聚四氟乙烯基体会迅速发生化学反应释放大量热能，并生成气态产物，能够形成类爆轰效应。铝/聚四氟乙烯含能材料毁伤目标时兼具动能和化学能耦合作用，撞击目标时会产生特有的侵-爆联合毁伤增强效应。

当撞击能量高于材料的临界反应阈值时，铝/聚四氟乙烯含能材料会发生氧化还原反应释放出大量能量；材料内铝与聚四氟乙烯比例达到零氧平衡时，两种成分质量分数分别为26.5％与73.5％，此配比下铝/聚四氟乙烯含能材料理论上能够完全反应。

基于铝/聚四氟乙烯含能材料以上特点，其常被用做杀伤破片以及药型罩的结构材料；由于铝/聚四氟乙烯含能材料存在强度低、易破碎的特点，其实际应用范围受到很大限制，因此专利提出一种铝纤维增强铝/聚四氟乙烯含能材料制备方法，该方法能够提高所制备铝/聚四氟乙烯含能材料的准静态屈服强度、弹性模量、动态抗压强度以及破坏应变，拓宽铝/聚四氟乙烯含能材料在高效毁伤领域的应用前景。

发明内容

本发明提出一种铝纤维增强铝/聚四氟乙烯含能材料制备方法。该方法能够改善现有铝/聚四氟乙烯含能材料强度低，易破碎的缺点，在不影响铝/聚四氟乙烯含能材料化学成分的前提下，制备出一种能够零氧平衡的纤维增强铝/聚四氟乙烯含能材料，该方法采用冷压烧结制备工艺，制备方法简单、原料成本低廉、适宜批量生产，所制备铝纤维增强铝/聚四氟乙烯含能材料能在冲击载荷作用下发生化学反应释放大量能量，毁伤目标时可兼具动能与化学能共同作用。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

一种铝纤维增强铝/聚四氟乙烯含能材料的制备方法，具体步骤如下：

步骤一、将质量分数为22.5％～26.5％的铝粉和质量分数为73.5％的聚四氟乙烯粉体浸没于无水乙醇中，利用混粉机进行1～10分钟混合，得到固液混合物，将铝纤维浸没与氢氧化钠溶液中，在产生气泡前取出，进行干燥并称重；

步骤二、搅拌步骤一所得的固液混合物，并分多次向混合物中均匀撒入铝纤维，需保证撒入铝纤维质量分数与铝粉质量分数和为26.5％；利用混粉机将含纤维的固液混合物混合6～12小时；

步骤三、将步骤二所得固液混合物放入电热恒温箱中干燥4～10小时，直至混合物中无水乙醇完全蒸发，得到混合粉体；

步骤四、将步骤三所得的混合粉体置于模具中，利用万能压力机进行压缩以得到预压成型试件；

步骤五、利用真空烧结炉对步骤四中预压成型试件进行烧结，得到铝纤维增强铝/聚四氟乙烯含能材料试件。

作为一种优选的方案：所述步骤二中加入铝纤维为金属铝棒经拉拔工艺制作，能够参与含能材料释能反应，所添加铝纤维为柱状结构，直径为100μm，长度为3～5mm，纤维质量分数低于10％。