航空航天技術(shù)是一個(gè)國(guó)家科技、工業(yè)和國(guó)防實(shí)力的重要體現(xiàn),而其中的核心就是發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)。爆轟燃燒相比于傳統(tǒng)的定壓燃燒效率和比沖更高,而使用高能量密度的鋁粉燃料會(huì)釋放出更多的能量,在推進(jìn)劑配方中加入適量的鋁粉,可以大幅提高比沖,提供更加穩(wěn)定、高效的燃燒。鋁粉的制造過程通常是通過金屬鋁的粉末冶金工藝得到的。這種工藝通常分為兩步:首先將高純度的鋁金屬加熱至熔點(diǎn)以上,然后將其通過噴射或滾壓等方法制成鋁粉。在制造過程中,需要嚴(yán)格控制金屬鋁的純度和制造工藝,以確保鋁粉的質(zhì)量和純度。除了高純度的鋁金屬,鋁粉中還可能包含一些雜質(zhì)元素。這些雜質(zhì)元素可能來源于原材料或制造過程中的摻雜。例如,鐵、硅、鈣、鎂、錳、銅、鋅等元素都可能存在于鋁粉中。這些雜質(zhì)元素可能會(huì)影響鋁粉的性能和應(yīng)用,因此在鋁粉的制造和應(yīng)用過程中需要對(duì)其雜質(zhì)元素進(jìn)行嚴(yán)格控制。
在常規(guī)固體火箭推進(jìn)劑中加入含金屬燃料可以大大提高推進(jìn)劑的能量密度。鋁具有優(yōu)良的物化性質(zhì),便于運(yùn)輸和儲(chǔ)存,原材料豐富,爆轟燃燒效率高。我國(guó)也在20世紀(jì)80年代展開對(duì)爆轟發(fā)動(dòng)機(jī)的研究,然而完全以鋁粉作為推進(jìn)劑的固體發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)研究很少,目前仍處于起步階段。作為火藥和推進(jìn)劑的添加劑,鋁粉已被廣泛用于工業(yè)與軍事中。因此開展對(duì)鋁粉爆轟特性的研究及其可行性是十分必要且有重要意義的。
通過研究片狀和粒狀鋁粉對(duì)爆速、爆壓和爆熱的影響表明了不同形狀的鋁粉對(duì)其爆轟性能的影響,在同一密度下、一定范圍內(nèi),鋁粉的粒度越小,爆速越低,導(dǎo)致此現(xiàn)象的原因還是鋁粉比表面積的改變。片狀鋁粉的爆轟性能更佳。鋁粉粒度越小,其比表面積越大,這時(shí)參加反應(yīng)的鋁粉變多,鋁粉同周圍介質(zhì)相互接觸、碰撞的次數(shù)增多,所獲得的能量也隨之增大,使得參與爆轟反應(yīng)的時(shí)間提前,爆轟能量也隨之增大。、
鋁粉的比表面積對(duì)鋁粉爆轟性能的影響明顯。鋁粉的比表面積越大,參加發(fā)生反應(yīng)的鋁粉越多,與周圍的介質(zhì)發(fā)生碰撞、接觸的次數(shù)也增多,所獲得的能量也隨之增大,使得參與爆轟反應(yīng)的時(shí)間提前,爆轟能量也隨之增大。因此通過改變鋁粉的形狀和大小,能夠得到爆轟性能更加優(yōu)良的燃料。鋁粉的活性對(duì)爆轟性能的影響也十分明顯。在一定范圍內(nèi),鋁粉的活性越高,與周圍的介質(zhì)接觸的概率增大,單位質(zhì)量鋁粉所獲得的能量增大,故爆轟產(chǎn)生的能量密度也較大,爆轟性能也越好。
鋁粉的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。在火箭發(fā)射、導(dǎo)彈制造等領(lǐng)域,鋁粉作為燃料添加劑,可以提高燃燒溫度和推進(jìn)力;在焊接、電解制鋁、金屬制品制造等領(lǐng)域,鋁粉可以用于降低熔點(diǎn)和改善金屬的加工性能;在材料科學(xué)、能源儲(chǔ)存等領(lǐng)域,鋁粉可以與其他材料形成復(fù)合材料,提高材料的性能;在化學(xué)反應(yīng)、催化劑制備等領(lǐng)域,鋁粉可以作為催化劑載體或反應(yīng)物參與反應(yīng)過程。
總之,鋁粉作為一種重要的金屬粉末,在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究中具有廣泛的應(yīng)用。其主要成分是高純度的鋁金屬,但也可能包含一些雜質(zhì)元素。鋁粉的物理和化學(xué)性質(zhì)決定了它的應(yīng)用范圍和性能,但在使用過程中也存在一定的安全隱患。因此,在鋁粉的制備、存儲(chǔ)和使用過程中,需要嚴(yán)格控制其質(zhì)量和純度,并采取必要的安全措施。