Ni/Al微纳米含能材料的制备及反应性能研究
发布时间：2021-10-08 04:54
Ni/Al含能材料是一种具有一定强度和能量密度的复合材料,因在高温或高速撞击条件下能发生剧烈的化学反应并产生类爆轰效应而受到国内外研究者的高度重视。但目前Ni/Al微纳米含能材料的制备主要采用磁控溅射法,研究的热点集中在Ni/Al金属间化合物的高温特性以及点火性能方面。本文通过累积叠轧法制备微纳米级别的Ni/Al含能材料,并对其力学性能和反应性能进行研究,为Ni/Al含能材料在空天打击领域的应用奠定初步的理论基础。首先,采用累积叠轧法制备了Ni/Al复合板,并对其界面结构进行了研究。结果发现,随着轧制道次的增加,Ni/Al复合板的层间厚度减小,硬质相镍由于较大的流变抗力,在轧制过程中失去层状结构并逐渐发生颈缩甚至断裂的现象,断裂的镍碎片镶嵌在铝基体中。镍含量越多,经过多个道次轧制后Ni/Al复合板的层间厚度越小,当镍铝层厚比为1:1时经过18个道次叠轧后,镍箔铝箔的厚度均达到0.1μm左右。对四种不同层厚配比下的Ni/Al含能材料进行XRD分析,没有发现金属间化合物生成,这为获得良好的放热效果提供了可能。其次,对制备的Ni/Al复合板进行了力学性能测试及断口形貌分析。发现原始层厚配比及...
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同破片对弹体毁伤效果对比图
图 1.2 不同破片对航空引导装置毁伤效果对比图含能材料作为一种特殊的能源是现代武器装备的核心材料，在国防工业中有着重要的作用随着近代武器科学技术的发展，含能材料在武器中的组成、做功形式和功能出现了差异，因而含能材料逐步被细分为发射药，炸药，固体推进剂和火工烟火药剂等，并且由于军事上和民间应用的不同需求从而形成其各自的研究与应用领域[16-19]。在军事应用上，高生存能力、高效毁伤能力和精确打击能力是现代化武器的追求目标。含能材料作为武器的能量来源，武器的性能和含能材料的性能密切相关，因此含能材料是决定武器前卫性的关键因素[20-23]。要实现这些目标，作为新型含能材料必须满足能量密度高、力学性能好和环境适应性强等要求，现有的含能材料与此还有较大的差距，难以同时满足这些目标，因而引起了许多研究者对新型含能材料研究的广泛关注[24]。1.1.2 金属基含能材料金属基含能材料是指由金属单质或金属单质和金属化合物等通过特定制备工艺所获得的具有一定力学性能和能量密度的金属基复合材料，这类材料由于具有较高的力学性能和能量密度以及适当点火阈值而被广泛认为是制造防空导弹战斗部的最佳材料[25,26]。金属含能材料主要包
图 1.3 镍铝二元相图理的计算中,主要有两种能量：具有一定结构化合物的总能和组值之差即为金属间化合物的生成热。镍铝金属间化合物的生成E( EmEnE)/(mn)AlNiAlNitotalAlNiformmnmn AlmNin原胞的总能量，EAl、ENi分别是纯 Al 和纯 Ni 的总能量，的个数。史东敏[49]等人通过公式计算出了六种镍铝金属间化合度符合，并且发现生成热的值与镍含量的变化呈抛物线关系。Ni5Al3、和 Ni3Al 的生成焓的绝对值分别为 42.13, 64.52, 65ms，镍铝金属间化合物的生成焓均大于 40KJ/mol atoms，表明互作用，镍铝金属间化合物生成热随镍含量的变化曲线如图 1
【参考文献】：
期刊论文
[1]Al/Ni和Al/Ti纳米多层薄膜制备与表征[J]. 李东乐,朱朋,付帅,沈瑞琪,叶迎华,华天丽. 含能材料. 2013(06)
[2]Al/Ni纳米复合含能材料的制备及其激光点火性能研究[J]. 金晓云,胡艳,沈瑞琪,叶迎华. 爆破器材. 2012(03)
[3]铝热剂用纳米结构Al0.8Mg0.2合金粉末的反应活性（英文）[J]. 王毅,姜炜,梁立新,刘宏英,刘亚青,李凤生. 稀有金属材料与工程. 2012(01)
[4]EB-PVD制备TiAl/NiCoCrAl微层板复合材料氧化性能研究[J]. 陈贵清,张如炳,章德铭,邹豪. 稀有金属材料与工程. 2012(01)
[5]Ni-Al金属间化合物合成机理的研究[J]. 陆必志,龙坚战. 硬质合金. 2011(05)
[6]含能破片战斗部毁伤效应研究[J]. 彭飞,余道强,阳世清,蒋建平,娄建,王维明. 含能材料. 2011(04)
[7]军用混合炸药的发展趋势[J]. 王晓峰. 火炸药学报. 2011(04)
[8]复合反应破片爆炸成型与毁伤实验研究[J]. 门建兵,蒋建伟,帅俊锋,王树有,崔进起. 北京理工大学学报. 2010(10)
[9]金属Ni、Al纳米材料的制备及其表征[J]. 张秀梅,宋文绪,牟艳男,杨海滨. 有色金属(冶炼部分). 2010(03)
[10]反应金属冲击反应过程的理论分析[J]. 张先锋,赵晓宁,乔良. 爆炸与冲击. 2010(02)
博士论文
[1]纳米及纳米复合材料在铝热剂中的应用研究[D]. 王毅.南京理工大学 2009
硕士论文
[1]反应多层箔的制备及其燃烧合成反应研究[D]. 陆华飞.清华大学 2012
[2]燃烧式含能破片的配方与性能研究[D]. 刘智华.南京理工大学 2010
[3]Ni-Al、Ca-X（X=Si，Ge，Sn，Pb，Zn）金属间化合物的第一性原理研究[D]. 史冬敏.大连理工大学 2009
[4]含能破片对模拟战斗部的引爆机理研究[D]. 李旭锋.南京理工大学 2006
[5]纳米复合含能材料的制备与性能表征[D]. 池钰.中国工程物理研究院 2006
[6]双金属复合材料冷轧变形行为及结合强度的研究[D]. 田德旺.武汉科技大学 2006
本文编号：3423468
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同破片对弹体毁伤效果对比图
图 1.2 不同破片对航空引导装置毁伤效果对比图含能材料作为一种特殊的能源是现代武器装备的核心材料，在国防工业中有着重要的作用随着近代武器科学技术的发展，含能材料在武器中的组成、做功形式和功能出现了差异，因而含能材料逐步被细分为发射药，炸药，固体推进剂和火工烟火药剂等，并且由于军事上和民间应用的不同需求从而形成其各自的研究与应用领域[16-19]。在军事应用上，高生存能力、高效毁伤能力和精确打击能力是现代化武器的追求目标。含能材料作为武器的能量来源，武器的性能和含能材料的性能密切相关，因此含能材料是决定武器前卫性的关键因素[20-23]。要实现这些目标，作为新型含能材料必须满足能量密度高、力学性能好和环境适应性强等要求，现有的含能材料与此还有较大的差距，难以同时满足这些目标，因而引起了许多研究者对新型含能材料研究的广泛关注[24]。1.1.2 金属基含能材料金属基含能材料是指由金属单质或金属单质和金属化合物等通过特定制备工艺所获得的具有一定力学性能和能量密度的金属基复合材料，这类材料由于具有较高的力学性能和能量密度以及适当点火阈值而被广泛认为是制造防空导弹战斗部的最佳材料[25,26]。金属含能材料主要包
图 1.3 镍铝二元相图理的计算中,主要有两种能量：具有一定结构化合物的总能和组值之差即为金属间化合物的生成热。镍铝金属间化合物的生成E( EmEnE)/(mn)AlNiAlNitotalAlNiformmnmn AlmNin原胞的总能量，EAl、ENi分别是纯 Al 和纯 Ni 的总能量，的个数。史东敏[49]等人通过公式计算出了六种镍铝金属间化合度符合，并且发现生成热的值与镍含量的变化呈抛物线关系。Ni5Al3、和 Ni3Al 的生成焓的绝对值分别为 42.13, 64.52, 65ms，镍铝金属间化合物的生成焓均大于 40KJ/mol atoms，表明互作用，镍铝金属间化合物生成热随镍含量的变化曲线如图 1
【参考文献】：
期刊论文
[1]Al/Ni和Al/Ti纳米多层薄膜制备与表征[J]. 李东乐,朱朋,付帅,沈瑞琪,叶迎华,华天丽. 含能材料. 2013(06)
[2]Al/Ni纳米复合含能材料的制备及其激光点火性能研究[J]. 金晓云,胡艳,沈瑞琪,叶迎华. 爆破器材. 2012(03)
[3]铝热剂用纳米结构Al0.8Mg0.2合金粉末的反应活性（英文）[J]. 王毅,姜炜,梁立新,刘宏英,刘亚青,李凤生. 稀有金属材料与工程. 2012(01)
[4]EB-PVD制备TiAl/NiCoCrAl微层板复合材料氧化性能研究[J]. 陈贵清,张如炳,章德铭,邹豪. 稀有金属材料与工程. 2012(01)
[5]Ni-Al金属间化合物合成机理的研究[J]. 陆必志,龙坚战. 硬质合金. 2011(05)
[6]含能破片战斗部毁伤效应研究[J]. 彭飞,余道强,阳世清,蒋建平,娄建,王维明. 含能材料. 2011(04)
[7]军用混合炸药的发展趋势[J]. 王晓峰. 火炸药学报. 2011(04)
[8]复合反应破片爆炸成型与毁伤实验研究[J]. 门建兵,蒋建伟,帅俊锋,王树有,崔进起. 北京理工大学学报. 2010(10)
[9]金属Ni、Al纳米材料的制备及其表征[J]. 张秀梅,宋文绪,牟艳男,杨海滨. 有色金属(冶炼部分). 2010(03)
[10]反应金属冲击反应过程的理论分析[J]. 张先锋,赵晓宁,乔良. 爆炸与冲击. 2010(02)
博士论文
[1]纳米及纳米复合材料在铝热剂中的应用研究[D]. 王毅.南京理工大学 2009
硕士论文
[1]反应多层箔的制备及其燃烧合成反应研究[D]. 陆华飞.清华大学 2012
[2]燃烧式含能破片的配方与性能研究[D]. 刘智华.南京理工大学 2010
[3]Ni-Al、Ca-X（X=Si，Ge，Sn，Pb，Zn）金属间化合物的第一性原理研究[D]. 史冬敏.大连理工大学 2009
[4]含能破片对模拟战斗部的引爆机理研究[D]. 李旭锋.南京理工大学 2006
[5]纳米复合含能材料的制备与性能表征[D]. 池钰.中国工程物理研究院 2006
[6]双金属复合材料冷轧变形行为及结合强度的研究[D]. 田德旺.武汉科技大学 2006
本文编号：3423468
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