新型Al-Eu合金燃料组织结构与能量释放的构效关系研究

发布时间：2021-01-10 13:45

　　为了改善铝粉的氧化燃烧性能,使其能够在推进剂、火炸药以及导弹发射药等领域得到更加广泛的应用,首次将稀土元素铕应用到了金属燃料的研究中。本论文采用紧耦合气雾化法制备了一系列Al-Eu二元合金粉末,并通过XRD、SEM/EDS以及金相观察等方法对合金粉末反应前后的组织结构进行了表征,用TG-DTA方法对其热性能进行了测试,探索了稀土铕应用于金属燃料的可行性。并从粉末的微观组织结构入手,分析了稀土铕促进合金燃料氧化的原因,初步建立了Al-Eu合金燃料结构与能量释放的构效关系。结果表明,制备的合金粉末具有很高的球形度且表面较为光滑。合金粉末的氧化温度随稀土铕含量增加向低温方向偏移,如:Al-1Eu合金粉末氧化温度为1070oC、Al-3Eu合金为1065oC、Al-5Eu合金为1046oC,说明添加稀土元素铕确实改善了铝粉的氧化燃烧性能。其中Al-3Eu合金粉末的氧化放热焓最高,达到8108.2μV·s·mg-1,氧化增重达到了61.1%,相比之下,纯铝粉末的氧化放热焓只有1689.7μV·s·mg-1,而氧化增重则为27.9%。Al-3Eu合金粉末不同氧化阶段的组织结构表明,Al-3Eu合金... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
1. 绪论
    1.1 引言
    1.2 金属燃料的研究概况
    1.3 铝基合金燃料的研究现状
        1.3.1 Al-Mg合金燃料的研究现状
        1.3.2 Al-Li合金燃料的研究现状
        1.3.3 Al-Ti合金燃料的研究现状
        1.3.4 Al-Zr合金燃料的研究现状
        1.3.5 Al-I合金燃料的研究现状
    1.4 本课题的选题思路及主要研究内容
2 铝基合金燃料的制备方法与表征手段
    2.1 引言
    2.2 实验试剂与仪器
        2.2.1 实验试剂
        2.2.2 实验仪器
    2.3 紧耦合气雾化法制粉机理
    2.4 合金燃料的表征
        2.4.1 X射线衍射分析
        2.4.2 扫描电镜以及能谱仪分析
        2.4.3 TG-DTA综合热分析
    2.5 本章小结
3 Al-Eu系列二元合金燃料氧化性能的研究
    3.1 引言
    3.2 实验试剂与仪器
        3.2.1 实验试剂
        3.2.2 实验仪器
        3.2.3 实验细节
    3.3 不同Eu含量的Al-Eu合金燃料氧化性能研究
        3.3.1 Al-Eu系列合金粉末形貌表征
        3.3.2 Al-Eu系列合金粉末物相组成分析
        3.3.3 Al-Eu系列合金粉末在氧气中的氧化行为分析
    3.4 本章小结
4 Al-3Eu二元合金燃料组织结构与能量释放的构效关系研究
    4.1 引言
    4.2 实验试剂与仪器
        4.2.1 实验试剂
        4.2.2 实验仪器
        4.2.3 实验细节
    4.3 Al-3Eu二元合金燃料氧化机理研究
        4.3.1 Al-3Eu合金粉末颗粒内部组织结构表征
        4.3.2 Al-3Eu合金粉末和纯铝粉末在氧气中的氧化行为分析
        4.3.3 Al-3Eu合金粉末和纯铝粉末氧化过程中不同阶段产物的鉴别
    4.4 本章小结
5 热处理对Al-3Eu二元合金燃料氧化性能的影响
    5.1 引言
    5.2 实验试剂与仪器
        5.2.1 实验试剂
        5.2.2 实验仪器
        5.2.3 实验细节
    5.3 不同退火时间的Al-3Eu二元合金燃料氧化性能研究
        5.3.1 不同热处理条件对Al-3Eu合金粉末内部组织结构的影响
        5.3.2 不同热处理条件下Al-3Eu合金粉末在氧气中的氧化行为分析
    5.4 本章小结
6 全文总结与主要创新点
    6.1 主要结论
    6.2 主要创新点
致谢
参考文献
附录 攻读硕士学位期间发表的论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]高活性集中放热的Al-Mg-Zr合金燃料的制备与性能[J]. 李林福,蔡水洲,徐长娟,付豪,邹辉.  含能材料. 2016(02)
[2]Mg/Al合金对CMDB推进剂燃烧性能的影响[J]. 吴雄岗,宋桂贤,严启龙,李笑江,党永战,张晓宏.  推进技术. 2012(04)
[3]高活性铝锂合金的制备及微观结构与水解性能研究[J]. 刘姝,孙文强,唐锐,李超,刑威虎,范美强.  固体火箭技术. 2012(03)
[4]纳米铝粉热反应特性的TG-DSC研究[J]. 何丽蓉,肖乐勤,菅晓霞,周伟良.  固体火箭技术. 2011(05)
[5]合金燃料在固体推进剂中的应用[J]. 赵庆华,王莉莉,刘欣,马岩,马云翔,崔玉春.  化学推进剂与高分子材料. 2011(01)
[6]金属燃料在固体推进剂中的应用进展[J]. 庞维强,樊学忠.  化学推进剂与高分子材料. 2009(02)
[7]镁基贮氢合金制备方法的研究进展[J]. 杨公亮.  稀有金属. 2007(06)
[8]Influence of melt superheat on breakup process of close-coupled gas atomization[J]. 欧阳鸿武,陈欣,黄伯云.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2007(05)
[9]固体推进剂用金属燃烧剂的研究及应用[J]. 刘晶如,罗运军.  化学推进剂与高分子材料. 2007(04)
[10]纳米金属粉末的制备方法及应用[J]. 张坚,曹晓国,黄惠平.  材料导报. 2006(S2)



本文编号：2968812