一种球形铝-钼复合材料、制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种球形铝‑钼复合材料、制备方法及应用，是为了解决现有铝粉氧化峰温较高，放热速率较慢的问题。铝‑钼复合材料，所述的复合材料由钼、Al

【技术实现步骤摘要】
一种球形铝-钼复合材料、制备方法及应用
本专利技术属于复合材料领域，涉及一种球形铝-钼复合材料、制备方法及应用。
技术介绍
铝粉是目前推进剂中应用最为广泛的金属燃料，粉具有密度高、燃烧热值高、耗氧量低、成本低等优良性能。应用于固体推进剂中可进一步提高推进剂的比冲、燃烧速率以及减小特征信号等性能。电爆炸法制备的纳米铝粉由于具有较高的表面能，需要的氧化反应激活能小，因此相对于微米铝粉具有较低的氧化反应起始温度。OhkuraY,RaoPM,ZhengX.FlashignitionofAlnanoparticles:Mechanismandapplication[J].Combusion&Flame2011,158(12):2544-2548.一文指出，通常纳米铝粉在400-600℃之间出现一个放热峰，这种集中放热是固体纳米铝粉氧化引起的，这是只有在纳米尺寸的粒子才会山现的情况。在800-900℃存在另一个放热峰，这种放热现象是由于含氧化铝壳层的纳米粒子在加热过程中内部的铝先达到熔点而发生烙化膨胀，熔化相变产生的内应力作用在氧化侣壳层上化氧化铅壳层处于拉伸状态，导致氧化壳层破裂内部熔化的铝外溢发生氧化反应。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能进一步降低铝粉氧化峰温提高放热反应速率的球形铝-钼复合材料、制备方法及应用。为了解决上述技术问题，本专利技术采取如下技术方案：一种铝-钼复合材料，所述的复合材料由钼、Al5Mo及铝组成，铝元素与钼元素质量比为4:1。可选的，所述复合材料的粒度分布为150～300nm。可选的，所述复合材料的形状为球形、近球形或类球形。可选的，所述复合材料的制备包括：单质铝与单质钼利用电爆炸法反应制备得到；按元素质量比计，铝元素与钼元素质量比为4:1。可选的，电爆炸法反应的温度为20℃，压强为0.2MPa，风速为2000r/min，放电电压为25～28KV，电容器容量3.6μF，放电频率0.3Hz，电爆炸长度为80～90mm。可选的，所述复合材料的制备包括：铝丝与钼丝按长度比为1:1缠绕后利用电爆炸法反应制备得到；按元素质量比计，铝元素与钼元素质量比为4:1。可选的，电爆炸法反应的温度为20℃，压强为0.2MPa，风速为2000r/min，放电电压为25～28KV，电容器容量3.6μF，放电频率0.3Hz，电爆炸长度为80～90mm。一种铝-钼复合材料的制备方法，所述复合材料的制备包括：铝丝与钼丝按长度比为1:1缠绕后利用电爆炸法反应制备得到；按元素质量比计，铝元素与钼元素质量比为4:1；电爆炸法反应的温度为20℃，压强为0.2MPa，风速为2000r/min，放电电压为25～28KV，电容器容量3.6μF，放电频率0.3Hz，电爆炸长度为80～90mm。可选的，制备得到的铝-钼复合材料由钼、Al5Mo及铝组成，铝元素与钼元素质量比为4:1；所述复合材料的粒度分布为150～300nm；所述复合材料的形状为球形、近球形或类球形。铝-钼复合材料用于制备固体火箭推进剂或高能炸药的应用。本专利技术的优点：本专利技术涉及的铝-钼复合材料，形状为球形，由单质钼、Al5Mo、及微量单质铝三种物质组成；铝-钼复合材料TPO一次氧化峰温为548℃，二次氧化峰温为705℃与同样条件下制备的铝粉相比分别降低了50℃与100℃，放热过程集中，一次氧化温度跨度由500-650℃变为519℃-600℃，放热速率提升46％。二次氧化温度跨度由700-850℃变为690-770℃，放热速率提升46％。附图说明附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：图1铝-钼复合材料的扫描电镜图；图2铝-钼复合材料粒度分布曲线；图3铝-钼复合材料XRD图；图4铝-钼复合材料XPS分析图；图5空气气氛下铝-钼复合材料与铝粉DSC测试结果对比图。具体实施方式以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。本专利技术提供的铝-钼复合材料，粒度分布为150～300nm，形状为球形、近球形或类球形，铝元素与钼元素元素质量比为4:1，由单质钼、Al5Mo、及微量单质铝三种物质组成。铝-钼复合材料一次氧化峰温为548℃，二次氧化峰温为704℃，均低于铝粉所对应氧化温度。本专利技术中提到的近球形或类球形指的是复合材料形成时外观形状，大部分为规则的球形，但也由于相互挤压或制备过程的影响，某些或某部分的材料形成了接近球形的形状，即近球形或类球形。本专利技术铝-钼复合材料应用于固体火箭推进剂及高能炸药可以改善铝粉的点火延迟，降低点火温度，推进剂与炸药的能量密度。本专利技术下述实验中所涉及到的性能测试仪器及型号，见表1：表1DSC-TG：取0.05g样品，测试的升温速率为20℃/min，气氛为氩气或空气。XRD测试：取0.05g样品，以CuKα为射线源，石墨单色器，在管压为40kV，管流为100mA，扫描速率为1.5°/min的条件下测试。SEM测试：于载物盘上粘上碳导电双面交，取少量的待测样品在胶带上，用吹气橡胶球朝载物盘径向朝外方向轻吹，以使样品均匀分布在胶带上，然后放入电镜腔中，在20kV的工作电压下进行测量。XPS测试：取0.05g样品，以AlKα为射线源，在真空度为5×10torr，束斑大小700×300μm，扫描模式为CAE的条件下测试。激光粒度测试：称取0.05样品，分散于测试装置中，调节激光透光率为20％，在搅拌与超声的作用下完成测试。实施例1：1、将0.43mm铝丝与0.1mm钼丝按长度比1:1的方式缠绕成复合金属丝；2、将复合金属丝安装于充满氩气的金属丝电爆炸装置内，控制装置内部温度为20℃，压强为0.2MPa，风速为2000r/min。3、在放电电压为25KV，电容器容量3.6μF，放电频率0.3Hz，电爆炸长度为80mm的条件下完成复合材料制备。所得样品经收集后即为铝-钼复合材料。本专利技术的铝-钼复合材料性能表征：经图1的SEM观察，铝-钼复合材料呈球形，图2粒度分布范围150-300nm，激光粒度测试曲线表明样品的平均粒度约为260nm与SEM观察的结果一致。图3样品的XRD测试表明，样品主要由单质钼、Al5Mo、及微量单质铝三种物质组成，未观察到其他物相的衍射峰。图4样品的XPS测试表明，材料的表面主要有Al、Mo、O、C四种元素构成，样品的A2p分封表明，在样品表面铝元素有三种状态的存在方式，75ev处峰对应的为表面氧化层的Al-O键，73ev处的峰对应于Al5Mo合金相中的Al-Mo键，72ev处的峰对应于单质铝的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铝-钼复合材料，其特征在于，所述的复合材料由钼、Al

【技术特征摘要】
1.一种铝-钼复合材料，其特征在于，所述的复合材料由钼、Al5Mo及铝组成，铝元素与钼元素质量比为4:1。


2.根据权利要求1所述的铝-钼复合材料，其特征在于，所述复合材料的粒度分布为150～300nm。


3.根据权利要求1或2所述的铝-钼复合材料，其特征在于，所述复合材料的形状为球形、近球形或类球形。


4.根据权利要求1或2所述的铝-钼复合材料，其特征在于，所述复合材料的制备包括：单质铝与单质钼利用电爆炸法反应制备得到；
按元素质量比计，铝元素与钼元素质量比为4:1。


5.根据权利要求4所述的铝-钼复合材料，其特征在于，电爆炸法反应的温度为20℃，压强为0.2MPa，风速为2000r/min，放电电压为25～28KV，电容器容量3.6μF，放电频率0.3Hz，电爆炸长度为80～90mm。


6.根据权利要求1或2所述的铝-钼复合材料，其特征在于，所述复合材料的制备包括：铝丝与钼丝按长度比为1:1缠绕后利用电爆炸法反应制备得到；
按元素质量比计，铝元素与钼元素质...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕英迪，郑晓东，郭涛，姜俊，姚冰洁，李洪丽，陈志强，
申请(专利权)人：西安近代化学研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61