Ni-Al金属反应材料的制备和性能研究

发布时间：2017-11-25 19:13

  本文关键词：Ni-Al金属反应材料的制备和性能研究

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【摘要】：Ni-Al金属反应材料是指由一定的工艺方法制备的,形成具有一定强度、硬度和密度的Ni和Al二元混合的金属结构材料,这类材料在高速冲击作用下可发生剧烈化学反应并伴随强烈的能量释放,是防空反导战斗部构件的备选材料。本论文围绕如何在保证能量密度的前提下,最大限度的提高Ni-Al金属反应材料的力学性能进行了研究。通过探索不同的成分配比,采用不同的制备方法,改进烧结工艺,对Ni-Al金属反应材料的能量密度和力学性能进行了研究。并利用X射线衍射仪(XRD)、万能试验机和差示扫描量热仪(DSC)研究了烧结温度、粉体粒径、制备方法对Ni-Al金属反应材料力学性能和能量密度等的影响。另外,通过?14.5mm弹道枪发射装置、准密闭冲击反应系统和高速摄像系统研究了模压-烧结法制备的Ni-Al金属反应材料在不同冲击引发速度下的能量释放行为。采用模压-烧结法制备Ni-Al(摩尔比1:1)金属反应材料和Ni包Al(摩尔比1:1)金属反应材料。研究了烧结温度对金属反应材料界面扩散、力学性能、起始反应温度和能量密度等的影响。结果表明:烧结温度的提高,增加了Ni-Al颗粒间界面扩散速率,从而使金属反应材料界面粘合强度增大,抗拉和抗压强度提高,但能量密度降低。以元素粉末为原料的Ni-Al金属反应材料的烧结温度范围为510℃~560℃,当结温度为550℃时,可获得强度和能量密度俱佳的金属反应材料,其抗拉和抗压强度分别为66.0 MPa和294.6 MPa,能量密度为413.1 J/g。其在高速冲击碰撞作用下能够发生剧烈化学反应并伴随大量的能量释放,且随着冲击引发速度的提高,能量输出率增大,反应剧烈程度增加。其冲击引发速度阈值为974m/s。Ni包Al金属反应材料的烧结温度范围为460℃~510℃,与Ni-Al金属反应材料相比烧结温度明显降低,且烧结后试样的能量密度高于后者。但Ni包Al金属反应材料的抗拉和抗压性能远低于Ni-Al金属反应材料。采用冷喷涂-烧结法制备的Ni-Al(摩尔比为9:11)金属反应材料,其随着烧结温度的升高,抗拉和抗压强度表现出先升高后降低的趋势。当烧结温度为460℃时,可获得强度和能量密度俱佳的金属反应材料,其抗拉和抗压强度分别为81.0 MPa和291.0MPa,能量密度为553.1 J/g。综上,采用冷喷涂-烧结法和模压-烧结法均可获得具有较高的能量密度和强度的Ni-Al金属反应材料,初步满足了运输、储存、发射对其能量密度和力学性能的要求。
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB331

【参考文献】

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本文编号：1227082