本文關鍵詞：鋁基非晶粉體制備及其含能應用研究

  更多相關文章： 鋁基合金 非晶 機械合金化 反應材料 聚四氟乙烯 反應動力學

【摘要】：鋁/聚四氟乙烯(PTFE)反應材料由于其高度的鈍感、優(yōu)異的沖擊引發(fā)性能以及釋能特性在軍、民領域具有廣泛的應用前景。盡管鋁基非晶合金較弱的非晶形成能力限制了鋁基非晶合金的廣泛應用,鋁基非晶遠比普通鋁基合金更偏離平衡態(tài),因而具有更高的化學反應驅動力。本文擬將Al基非晶合金粉末引入Al/PTFE反應材料,即采用機械合金化的方法制備Al基非晶合金粉末,并采用X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、高分辨透射電鏡(HRTEM)、差示掃描量熱法(DSC)等方法表征分析其制備過程;并將所制備的Al基非晶合金粉末與PTFE微米粉混合壓制制備非平衡態(tài)Al/PTFE反應材料,分析其在TG-DSC條件下的能量釋放行為與動力學行為。通過共晶點原則設計了Al70Ni15Ti10Zr5的合金組成,通過機械合金制備Al基非晶合金粉末,研究球磨參數(shù)對其非晶形成過程的影響,并分析非晶化機理。結果表明:在球磨轉速400轉/min,球料比30:1的條件下,球磨160h后獲得了非晶程度較高的Al基非晶合金粉末。較低的球磨轉速和較低的球料比均不利于非晶結構的形成。球磨過后的粉末中存在5nm左右的Al微晶島狀區(qū)域彌散分布在非晶基體當中。在氬氣氣氛下,升溫速率為40K/min時Al基非晶合金粉末存在兩個連續(xù)的晶化轉變放熱峰,峰值溫度分別為413.5°C和445.7°C。非晶形成過程是通過間接反應形成的,即先形成納米晶和固溶體,再轉化為非晶態(tài)。通過模壓法制備非平衡態(tài)Al/PTFE反應材料,研究測試氣氛中氧氣分壓對其熱行為的影響。結果表明:氧能夠促進非平衡態(tài)Al/PTFE反應材料中PTFE的熱分解,進而使得反應提前。當氧氣分壓由0%增加至20%時,非平衡態(tài)Al/PTFE反應材料的反應峰峰值溫度從623.8°C提前至491.5°C。空氣氣氛下,非平衡態(tài)Al/PTFE反應材料的反應放熱峰面積與納米Al/PTFE反應材料的相當,但更加尖銳,顯示出更強的反應活性。通過不同升溫速率條件下線性升溫測試,研究測試氣氛中氧氣分壓對非平衡態(tài)Al/PTFE反應材料動力學行為的影響。結果表明:不同測試氣氛中,反應峰峰值溫度Tp與升溫速率β之間均具有較好的線性關系。隨著氧氣分壓從0%增加至20%,通過線性擬合外推的β為0K/min時的反應峰值溫度從607.9°C降低至476.8°C;通過Kissinger法擬合計算的反應激活能從421.7kJ·mol~(-1)降低至308.5kJ·mol~(-1);通過Ozawa法擬合計算的反應激活能從436.1kJ·mol~(-1)降低至321.7kJ·mol~(-1)。
【關鍵詞】：鋁基合金 非晶 機械合金化 反應材料 聚四氟乙烯 反應動力學
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG139.8
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 注釋表12-13
• 第一章 緒論13-25
• 1.1 非晶合金概述13-17
• 1.1.1 非晶合金的結構特征13-14
• 1.1.2 非晶結構的熱力學基礎14
• 1.1.3 非晶合金發(fā)展與研究現(xiàn)狀14-15
• 1.1.4 非晶合金的性能及其應用15-16
• 1.1.5 Al基非晶合金的發(fā)展與研究現(xiàn)狀16-17
• 1.1.6 Al基非晶合金的性能及其應用17
• 1.2 機械合金化17-20
• 1.2.1 機械合金化概述17-18
• 1.2.2 機械合金化制備非晶合金粉末原理18-20
• 1.3 氟聚物基反應材料20-23
• 1.3.1 反應材料概述20-21
• 1.3.2 PTFE基反應材料的發(fā)展與研究現(xiàn)狀21-23
• 1.3.3 熱分析技術在反應材料方面的應用23
• 1.4 本文的選題依據(jù)與研究內(nèi)容23-25
• 第二章 實驗方案25-30
• 2.1 實驗原料25
• 2.2 儀器與設備25-26
• 2.3 研究方法與技術路線26-27
• 2.4 Al基非晶合金粉末制備27
• 2.4.1 合金成分設計27
• 2.4.2 機械合金化制備Al基非晶合金粉末27
• 2.5 樣品的表征及性能測試27-30
• 第三章 Al基非晶合金粉末制備及其表征30-44
• 3.1 引言30
• 3.2 確定合金體系及成分30-35
• 3.2.1 非晶合金成分設計原則30-31
• 3.2.2 共晶點原則設計Al基非晶合金組成31-35
• 3.3 機械合金化法制備Al基非晶合金粉末35-42
• 3.3.1 球磨參數(shù)對Al_(70)Ni_(15)Ti_(10)Zr_5混合粉末物相組成的影響35-40
• 3.3.2 球磨對Al_(70)Ni_(15)Ti_(10)Zr_5混合粉末微觀形貌的影響40-41
• 3.3.3 Al基非晶合金粉末HRTEM分析41-42
• 3.3.4 Al基非晶合金粉末的熱穩(wěn)定性分析42
• 3.4 非晶化機理分析42-43
• 3.5 本章小結43-44
• 第四章 非平衡態(tài)Al/PTFE反應材料制備及其熱行為44-63
• 4.1 引言44
• 4.2 實驗過程44-46
• 4.2.1 粉體的混合44
• 4.2.2 材料的成型44-45
• 4.2.3 熱-質同步分析45-46
• 4.3 熱分析-質譜同步分析46-58
• 4.3.1 0%氧氣+100%氮氣46-48
• 4.3.2 5%氧氣+95%氮氣48-51
• 4.3.3 10%氧氣+90%氮氣51-53
• 4.3.4 15%氧氣+85%氮氣53-56
• 4.3.5 20%氧氣+80%氮氣56-58
• 4.4 XRD分析58-59
• 4.5 對比與討論59-61
• 4.6 本章小結61-63
• 第五章 非平衡態(tài)Al/PTFE反應材料反應動力學63-76
• 5.1 引言63
• 5.2 經(jīng)典熱分析動力學方程63-64
• 5.2.1 Kissinger法63-64
• 5.2.2 Ozawa法64
• 5.3 測試氣氛對動力學參數(shù)的影響64-75
• 5.3.1 0%氧氣+100%氮氣65-67
• 5.3.2 5%氧氣+95%氮氣67-69
• 5.3.3 10%氧氣+90%氮氣69-71
• 5.3.4 15%氧氣+85%氮氣71-73
• 5.3.5 20%氧氣+80%氮氣73-75
• 5.4 討論75
• 5.5 本章小結75-76
• 第六章 總結與展望76-78
• 6.1 總結76-77
• 6.2 展望77-78
• 參考文獻78-84
• 致謝84-85
• 在學期間的研究成果及發(fā)表的學術論文85

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 何麗蓉;肖樂勤;菅曉霞;周偉良;;n-Al/n-PTFE復合物的熱行為[J];火炸藥學報;2012年05期

2 彭飛;余道強;陽世清;蔣建平;婁建;王維明;;含能破片戰(zhàn)斗部毀傷效應研究[J];含能材料;2011年04期

3 張宏聞;王建強;胡壯麒;;鋁基非晶合金的研究與發(fā)展[J];材料導報;2001年12期

4 王慶,夏雷,肖學山,李維火,董遠達;大塊非晶合金的研究進展[J];自然雜志;2001年03期

，

本文編號：659288