高活性铝粒子细观氧化反应行为研究

铝粉是用途广泛的高热值燃烧剂，被大量应用于燃料空气炸药、高能炸药等。但是高活性铝粉表层氧化机理及其在含能体系中的反应特征长期以来一直是困扰研究者的科学疑难。本项目从微观角度入手，解析微/纳米铝粉表面氧化行为和"壳-核"结构形成机理，通过对铝粉制备工艺研究，建立铝粉"壳-核"微结构形成机制。通过物理化学的表征与分析，得到氧化膜随铝粉粒径、气氛、环境等变化的规律。通过细观尺度的假设与建模，获得单个铝粒子在常温受激状态下、高温高压含氧环境中的反应，解析铝粒子氧化反应机理和动力学历程。从科学层面获得铝粉反应的规律，得到准确计算铝粉受激反应延滞期的理论公式。通过相图绘制、在线检测、燃烧诊断、材料表征等手段获得理论模型的支撑数据。最终获得细观尺度"壳-核"结构铝粒子的氧化反应规律，为含能材料设计、工艺制造、安全性能及能量释放调控等奠定基础。

铝粉是用途广泛的高热值燃烧剂，被大量应用于燃料空气炸药、高能炸药等，包括铝与其他含能材料的混合体系（例如铝热剂）一直在军事以及相应领域上有着重要的应用。但是高活性铝粉表层氧化机理及其在含能体系中的反应特征长期以来一直是困扰研究者的科学疑难。. 由于铝在含能材料的反应中，反应复杂，不确定性因素较多，因此，本研究首先从微观角度入手，解析微/纳米铝粉表面氧化行为和"壳-核"结构形成机理，对铝粉制备工艺研究，建立了电爆法制备的粒径为25nm-600nm的铝粉"壳-核"微结构颗粒扩散形成机制。通过物理化学的表征与分析，得到氧化膜随铝粉粒径、气氛、环境等变化的规律，给出了微纳米铝粉氧化层厚度的计算经验公式。通过细观尺度的假设与建模，获得单个铝粒子在常温受激状态下、高温高压含氧环境中的反应，解析铝粒子氧化反应机理和动力学历程。从科学层面获得铝粉反应的规律，得到准确计算铝粉受激反应延滞期的理论公式。通过相图绘制、在线检测、燃烧诊断、材料表征等手段获得理论模型的支撑数据。最终获得细观尺度"壳-核"结构铝粒子的氧化反应规律，为含能材料设计、工艺制造、安全性能及能量释放调控等奠定基础。