本文關(guān)鍵詞：Ni-Al金屬反應(yīng)材料的制備和性能研究

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【摘要】：Ni-Al金屬反應(yīng)材料是指由一定的工藝方法制備的,形成具有一定強(qiáng)度、硬度和密度的Ni和Al二元混合的金屬結(jié)構(gòu)材料,這類材料在高速?zèng)_擊作用下可發(fā)生劇烈化學(xué)反應(yīng)并伴隨強(qiáng)烈的能量釋放,是防空反導(dǎo)戰(zhàn)斗部構(gòu)件的備選材料。本論文圍繞如何在保證能量密度的前提下,最大限度的提高Ni-Al金屬反應(yīng)材料的力學(xué)性能進(jìn)行了研究。通過探索不同的成分配比,采用不同的制備方法,改進(jìn)燒結(jié)工藝,對(duì)Ni-Al金屬反應(yīng)材料的能量密度和力學(xué)性能進(jìn)行了研究。并利用X射線衍射儀(XRD)、萬能試驗(yàn)機(jī)和差示掃描量熱儀(DSC)研究了燒結(jié)溫度、粉體粒徑、制備方法對(duì)Ni-Al金屬反應(yīng)材料力學(xué)性能和能量密度等的影響。另外,通過?14.5mm彈道槍發(fā)射裝置、準(zhǔn)密閉沖擊反應(yīng)系統(tǒng)和高速攝像系統(tǒng)研究了模壓-燒結(jié)法制備的Ni-Al金屬反應(yīng)材料在不同沖擊引發(fā)速度下的能量釋放行為。采用模壓-燒結(jié)法制備Ni-Al(摩爾比1:1)金屬反應(yīng)材料和Ni包Al(摩爾比1:1)金屬反應(yīng)材料。研究了燒結(jié)溫度對(duì)金屬反應(yīng)材料界面擴(kuò)散、力學(xué)性能、起始反應(yīng)溫度和能量密度等的影響。結(jié)果表明:燒結(jié)溫度的提高,增加了Ni-Al顆粒間界面擴(kuò)散速率,從而使金屬反應(yīng)材料界面粘合強(qiáng)度增大,抗拉和抗壓強(qiáng)度提高,但能量密度降低。以元素粉末為原料的Ni-Al金屬反應(yīng)材料的燒結(jié)溫度范圍為510℃~560℃,當(dāng)結(jié)溫度為550℃時(shí),可獲得強(qiáng)度和能量密度俱佳的金屬反應(yīng)材料,其抗拉和抗壓強(qiáng)度分別為66.0 MPa和294.6 MPa,能量密度為413.1 J/g。其在高速?zèng)_擊碰撞作用下能夠發(fā)生劇烈化學(xué)反應(yīng)并伴隨大量的能量釋放,且隨著沖擊引發(fā)速度的提高,能量輸出率增大,反應(yīng)劇烈程度增加。其沖擊引發(fā)速度閾值為974m/s。Ni包Al金屬反應(yīng)材料的燒結(jié)溫度范圍為460℃~510℃,與Ni-Al金屬反應(yīng)材料相比燒結(jié)溫度明顯降低,且燒結(jié)后試樣的能量密度高于后者。但Ni包Al金屬反應(yīng)材料的抗拉和抗壓性能遠(yuǎn)低于Ni-Al金屬反應(yīng)材料。采用冷噴涂-燒結(jié)法制備的Ni-Al(摩爾比為9:11)金屬反應(yīng)材料,其隨著燒結(jié)溫度的升高,抗拉和抗壓強(qiáng)度表現(xiàn)出先升高后降低的趨勢(shì)。當(dāng)燒結(jié)溫度為460℃時(shí),可獲得強(qiáng)度和能量密度俱佳的金屬反應(yīng)材料,其抗拉和抗壓強(qiáng)度分別為81.0 MPa和291.0MPa,能量密度為553.1 J/g。綜上,采用冷噴涂-燒結(jié)法和模壓-燒結(jié)法均可獲得具有較高的能量密度和強(qiáng)度的Ni-Al金屬反應(yīng)材料,初步滿足了運(yùn)輸、儲(chǔ)存、發(fā)射對(duì)其能量密度和力學(xué)性能的要求。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB331

【參考文獻(xiàn)】

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1 李猛;趙鳳起;羅陽;徐司雨;郝海霞;裴慶;姚二崗;;納米鋁粉與微米鋁粉對(duì)復(fù)合推進(jìn)劑能量特性的影響[J];稀有金屬材料與工程;2015年12期

2 薛陽;倪頌;宋e，

本文編號(hào)：1227082