关键词： 含能材料   微米铝粉   高活性铝粉   多孔铝粉   氢化铝  

摘要： 为得到具有高活性多孔铝粉和氢化铝共存的混合体系,在常压下采用格氏试剂法对普通铝粉进行活化,通过半固相反应得到高活性微米多孔铝粉,用红外光谱、X 射线衍射、扫描电子显微镜、静态氮吸附等方法对样品进行了表征,通过氧化还原滴定法测试了微米多孔铝粉的活性.结果表明,制备所得样品的主要成分是铝粉,同时还有部分AlH3;样品具有多孔结构,粒径多数分布在30μm左右,不仅具有孔径在2~10 nm之间的中孔,还存在孔径分布在1 nm以下的部分微孔结构;总孔体积为普通铝粉的5~7 倍,比表面积为普通铝粉的2~3 倍,样品平均活性含量达到92.83%.这种含有AlH3 的高活性微米多孔铝粉混合体系在含能材料领域有很大的应用价值.

关键词： 氧化铝   微纳米结构   吸附   CO2   刚果红  

摘要： 分级微纳米结构氧化铝粉体因为微观上保持了纳米材料的特性,宏观上克服了纳米材料的缺点而广泛应用于吸附和催化等领域。本论文采用水热法和液相沉淀法分别制备了团簇状、六方柱状以及珊瑚状等系列分级微纳米结构氧化铝粉体,并研究了其在吸附领域的应用。主要研究结果如下:1.以AlCl3·6H2O为铝源、CH3COOK为沉淀剂、聚苯乙烯磺酸钠（PSS）为结构调节剂,采用温和的水热-焙烧法成功地制备了系列对CO2吸附性能增强的分级微纳米结构γ-Al2O3。采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、N2吸附-脱附等测试手段,对比研究了PSS浓度对产物物相结构、形貌、织构性质及其在室温下对CO2循环吸附性能的影响。研究表明,PSS对产物形貌、织构性质及其CO2吸附性能均具有明显的调控作用。不添加PSS时产物表现为不规则的块状粒子,PSS浓度依次增加到2 g/L、4 g/L和6 g/L后,产物的形貌分别表现为不规则的棒状团簇体微米级粒子、类球形棒状团簇体微米级粒子和相互交织的纤维状微米级粒子,并且其比表面积和孔容逐渐增加;添加PSS后产物的CO2吸附量增加、吸附动力学加快,尤其是PSS浓度为6 g/L时,相应产物的最高吸附量为0.68 mmol/g,6次循环再生后其吸附量仍基本保持稳定。2.以硫酸铝钾为铝盐、乙酸钾为沉淀剂,分别以PSS、聚乙二醇（PEG）和三嵌段共聚物P123中的为结构调节剂,通过温和的水热-焙烧法成功制备了蚕蛹状、六方柱状等系列分级微纳米结构氧化铝粉体。采用XRD、SEM、N2吸附-脱附、傅里叶红外光谱（FT-IR）和紫外分光光度计（UV）等测试手段,对比研究了产物的物相结构、形貌、织构性质等物理化学性质,以及对偶氮染料刚果红的循环吸附性能。研究发现,结构调节剂的加入对不同形貌产物的形成起到了关键的作用,其粒径在长1-2μm、高2-3μm之间变化。虽然所制备样品的比表面积均较低,但其对刚果红仍具有优异的吸附性能,说明样品的比表面积并非其吸附性能的决定因素。特别地,添加任一种结构调节剂后制得的产物对刚果红的吸附动力学均显著加快,尤其是以PSS为结构调节剂时,相应产物在30 min内对刚果红的去除率达到98.1%左右,在60 min时即能达到吸附平衡;而未添加结构调节剂的产物在180 min才能达到吸附平衡,并且添加结构调节剂PSS后制得样品经过4次循环再生后,其对刚果红的吸附量仍保持第一次的83.5%,达416.1mg/g,表现出了优异的循环再生能力。3.以硝酸铝为铝盐、碳酸铵为沉淀剂、PSS为结构调节剂,采用简单的液相沉淀法制备了珊瑚状的分级微纳米结构氧化铝粉体。采用XRD、SEM和N2吸附-脱附等测试手段,分析了产物的物相结构、形貌、织构性质及其在室温下对CO2循环吸附性能的影响。结果表明,加入PSS结构调节剂后,样品的比表面积和孔容积均增大,孔结构的类型发生转变,得到的γ-Al2O3具有较高的比表面积274 m2/g和较大的孔容1.02 cm3/g。相应产物的对室温下CO2的最高吸附量达到了1.1 mmol/g,经过5次循环再生吸附后,产物的吸附量仍可达到0.92mmol/g,具有良好的稳定性和循环使用能力。

关键词： nano aluminium   thermal plasma   DC arc plasma   RF induction plasma   aluminium content   BET surface area   HR-TEM  

摘要： A bottom up approach for the preparation of Nano Aluminium Powder (NAP) using a Transferred Arc Thermal Plasma Reactor (TAPR) is described. The aluminium block is subjected to evaporation by the application of a thermal plasma. The aluminium vapour produced is rapidly quenched to room temperature resulting in crystallization of the aluminium vapour in nano-particulate form. Various process parameters, such as the plasma torch power, reactor pressure and plasma gas composition were optimized. This paper also describes the characterization of NAPs by analytical methods, for the estimation of the Active Aluminium Content (AAC), Total Aluminium Content (TAC), XRD, bulk density, BET surface area, HR-TEM etc. The results are compared with those for samples prepared in other thermal plasma reactors, such as the DC Arc Plasma Reactor (DCAPR) and the RF Induction Thermal Plasma Reactor (RFITPR), and for commercially available NAP samples (ALEX, prepared by the EEW technique).

关键词： Ni-Al2O3复合涂层   化学镀   表面活性剂   电沉积  

摘要： 陶瓷增强镍基复合材料具有良好的抗氧化、耐蚀、耐高温等性能,是航空、舰船以及工业燃气涡轮发动机等重要受热部件表面首选的防护涂层材料。本实验采用Sn Cl2敏化和Pd Cl2活化的方法在HP4A1型氧化铝粉体表面进行化学镀镍,然后分别采用亚微米级原始氧化铝粉体和表面镀镍氧化铝粉体电沉积制备Ni-Al2O3复合涂层,并对涂层质量及其影响因素进行了研究。研究了不同粉体特征、表面活性剂种类和浓度对镀液中颗粒稳定性、分散度以及涂层中Al2O3颗粒分布和浓度、涂层性能的影响。所使用的表面活性剂包括十二烷基硫酸钠（SDS）、曲拉通X-100（Triton X-100）和十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）。采用粒度测试和沉降方法测定颗粒在镀液中的稳定性,并用扫面电镜（SEM）分析涂层结构。结果表明,镀镍后的氧化铝粉体在使用表面活性剂的镀液中沉降较平稳,表面活性剂对其稳定性影响较大,而对原始氧化铝粉体的沉降影响很小。相较来说,SDS对镀液稳定性影响最大,更有利于颗粒在镀液中的稳定性。单种表面活性剂对原始氧化铝粉体的粒度影响很小,而两种表面活性剂复合添加甚至会产生“负作用”。CTAB对镀镍后的Al2O3粒度的影响较小,而Triton X-100能让镀镍后的Al2O3的粒度变小,而SDS可以使镀镍后的Al2O3颗粒粒度明显降低。采用镀镍后的氧化铝粉体得到的Ni-Al2O3镀层硬度明显高于采用原始氧化铝粉体获得的镀层硬度。

关键词： 纳米铝粉   复合含能材料   接触面积   放热行为   燃烧行为  

摘要： 纳米铝粉是复合含能材料中最常用的金属燃料。与普通铝粉和微米铝粉相比,纳米铝粉具有较低的点火阈值和良好的抗凝聚性能,能够显著提高含能材料的燃烧性能。但是纳米铝粉基含能材料也存在一定的问题：由于其较大的比表面积,导致其极易团聚,与反应物之间的接触面积小,极大的影响了其应用。因此,要想达到优异的含能性能必须增强反应物之间的接触面积,减小A1粉的团聚。本文分别制备了纳米Al/AP复合粒子、Al/CuO复合粒子以及Al/CuO-AP复合粒子,采用多种表征手段对其进行了表征,并对放热性能和燃烧性能进行了研究,具体研究内容和结果如下：(1)纳米Al/AP复合粒子的制备：选用丙酮为溶剂溶解AP,然后往溶剂中添加Al粉,采用溶剂蒸发法制备了纳米Al/AP复合粒子。结果表明复合粒子呈球形,大小均一,分散性好,Al粉和AP是通过物理作用结合在一起的,复合粒子中无杂质,纯度高。放热行为和燃烧行为表明,复合粒子中AP的存在有助于Al粉的放热和燃烧,而且Al粉含量为40%时放热性能和燃烧性能最优异。(2)纳米Al/CuO复合粒子的制备：首先采用快速沉淀法,以Cu(NO3)2·3H2O、 DMAC和NaOH为原料,制备了三种不同形貌的纳米CuO粒子。结果表明,球形粒子大小均匀,分散性良好,直径在5～6 nm左右；带状结构粒子分散性良好,粒子宽度为30 nm,长度为500 nm；纺锤形粒子分散性良好,粒子为直径约200nm,长度约400 nm。然后分别采用简单混合方法和自组装方法制备纳米Al/CuO复合粒子。结果表明,复合粒子以不同方法制备后,Al粉与CuO粒子在复合粒子中分布不一样,通过自组装方法制备得到的复合粒子中Al粉与CuO粒子接触更加紧密,且放热性能更优,其中,Al粉与球形CuO粒子采用自组装方法制备的复合粒子具有最高的放热量；最后在上述最优条件下复合粒子的基础上探究配比对放热量的影响,结果表明,配比为1.8时放热量最大,为2.944 kJ/g。(3)纳米Al/CuO-AP复合粒子的制备：选用丙酮为溶剂溶解AP,然后往溶剂中添加性能最优异的纳米Al/CuO复合粒子,采用溶剂蒸发法制备了纳米Al/CuO-AP复合粒子。结果表明复合粒子中AP包覆在Al/CuO复合粒子表面,AP和Al/CuO复合粒子是通过物理作用结合在一起的,复合粒子中无杂质,纯度高。放热行为和燃烧行为表明,复合粒子中AP的存在有助于Al/CuO复合粒子的放热反应,AP分解释放的气体有助于促进传质过程,有利于复合粒子的燃烧,Al/CuO复合粒子含量为60%时放热性能和燃烧性能最优异。

关键词： 片状铝粉   发射率   低明度   包覆  

摘要： 先进的红外探测技术对武器装备的红外伪装性能提出了严峻挑战。在武器装备表面涂覆低红外发射率涂层是最常用的红外伪装技术手段之一。片状金属颜料由于发射率低而广泛应用于低发射率涂层中,但其强烈的金属光泽和较高的可见光反射率不利于可见光伪装。由于现代军事战争中探测手段的多样化,仅满足红外伪装方面需求的材料难以适应现代战争的需要。因此设计一种能够同时兼容可见光-红外伪装性能的材料对于实际应用具有重要的意义。本论文采用直接沉淀法将Bi2O3 颗粒包覆于片状铝粉表面,制备了Al/Bi2O3 黄色复合颜料;将二氧化锰颗粒包覆于片状铝粉表面,制备了黄棕色的Al/MnO2复合颜料。探讨了沉淀剂滴加速率、反应时间、煅烧温度、分散剂种类等工艺因数对复合颜料的影响。利用SEM、XRD、傅里叶红外光谱仪和光泽仪等分别表征了复合粉体颗粒的微观形貌、物相结构、热红外发射率和颜色等性能参数。实验结果显示,沉淀反应温度为40℃,n(Bi3+)与n（Al）之比为0.2:1,沉淀剂滴加速率为0.3ml/min,经过450℃煅烧2h得到的复合颜料表面包覆完整,可将片状铝粉颜料的明度值（L*）降低13.4,而红外发射率仅升高0.05;KMnO4与Al摩尔比0.1:1,以SDS为分散剂、KMnO4滴加速率为1ml/min、搅拌反应2h的条件下制备的复合颜料表面包覆完整,红外发射率为0.63,明度值低达50.3,和原始铝粉相比,其明度值（L*）降低27.3,而红外发射率仅升高0.14.这两种复合粉体颜料均具有一定的可见光/红外兼容伪装性能。研究表明粉体的包覆材料、制备方法、工艺条件等对复合粉体粒子的微观形貌、结构有很大影响,并最终影响复合颜料的兼容伪装性能。最终制备的核壳结构粉体颜料有效降低了普通铝粉明度,并且具有较低的红外发射率。研究对相关复合颜料的工程化制备具有探索意义和一定的借鉴价值。

关键词： 真空   铝蒸气   蒸发冷凝   氯化歧化   球形铝粉  

摘要： 铝粉是仅次于铁粉的重要功能材料,具有良好的耐腐蚀性、导电性、导热性、延展性等特点,对于顺利发展国防工业、火箭飞机制造业、原子能、化学、建筑、粉末冶金等工业有着重要意义。本文对球形铝粉的性质、制备方法、用途等方面进行了综合评述。针对真空条件下纯铝的蒸发-冷凝过程及A1N氯化-歧化的冷凝过程进行了热力学、动力学、机理和工艺的系统研究。通过理论分析得出：在实验条件可以达到的范围内,实验蒸发温度应选择为1623K-1823K,此时存在铝蒸气饱和蒸气压大于系统恒定压力。结晶凝固过程,冷凝温度在1642.2K以上时,由于铝的饱和蒸气压p*大于15Pa,此时不存在形核半径rk,即此时不能形成液核,铝蒸气未达到饱和,只是有利于形成蒸气,所以冷凝温度需低于1642.2K才可能生成铝粉。铝块的蒸发-冷凝实验研究得出：蒸发温度较低时即冷凝盘表面温度较低时,凝聚生长的小铝粉颗粒较多；而继续升高蒸发温度,冷凝盘表面的温度增幅明显,小于100目的铝粉开始减少。蒸发温度T较低即冷凝温度较低时,任意取出铝粉大多数呈球形或类球形,而且铝粉颗粒表面较为光滑,分散性较好。而且蒸发温度较高,高于1823K时,石墨发热体升温剧烈,较大石墨颗粒脱落挥发到冷凝盘与凝聚后的铝颗粒发生持续团聚,最后形成蜂窝状颗粒。纯铝蒸发过程时,冷凝导管为80mm时,冷凝器温度大约在692～933K,冷凝区的温度梯度约为6.0K/mm；冷凝导管为120mm时,冷凝器温度大约在600～812.5K,则冷凝区的温度梯度约为5.3K/mm。AlN真空氯化-歧化法制备球形铝粉的实验过程得出：通过热力学计算表明,系统压力在10～100Pa之间,反应温度高于1428K时,AlN(s)与AlCl3(g)生成AlCl(g)和N2(g),当冷凝温度低于1064K时,AlCl(g)会发生分解得到Al(l)和AlCl3(g)。在不同的反应温度下,生成的金属铝纯度在99.28%以上。实验过程中,不加冷凝导管时,通过称量计算,冷凝塔顶盖处形成的铝并不完全,由于距离抽气口很近,部分金属铝被抽走,造成损失。冷凝高度升高后,通过四级冷凝盘层层收集,从而减少金属铝的损失。不加冷凝导管时,冷凝器温度大约在933～1373K,冷凝区的温度梯度约为14.7K/mm,冷凝导管为150mm时,冷凝器温度大约在600～812.5K,则冷凝区的温度梯度约为5.3K/mm。

关键词： ALUMINUM powder   TUNGSTEN carbide   MECHANICAL alloying   NANOSTRUCTURED materials   BALL mills   GRAIN size  

摘要： Nanostructured WC-Co/Al powder was synthesized from WC-12Co powder and pure Al powder by mechanical alloying (MA). The morphology and microstructural evolution of WC-Co/Al powder were investigated by a series of characterization methods. The results showed that the beta-Co phase in the initial WC-12Co powder was replaced by the AlxCo phases (such as Al9Co2 and Al13Co4). As the ball milling time increased, the average grain size of WC in the WC-Co/Al powder decreased firstly and then remained at a constant value of around 40 nm. The deposition behavior of powders sprayed by high velocity oxygen fuel (HVOF) spraying was investigated. During spraying, theWC-Co/Al powder had a better flattening than the WC-12Co powder without ball milling, which is beneficial to fabricate compact coatings with lower porosity.

关键词： 高铝粉煤灰   拟薄水铝石   比表面积   孔容积   孔径  

摘要： 高铝粉煤灰熟料经预脱硅—碱石灰烧结、溶出、二次脱硅后的溶液经碳分及种分后得到拟薄水铝石产品,并采用低温氮气吸附法分析其比表面积以及孔结构。结果表明,碳分法和种分法制备拟薄水铝石的等温吸附线均属Ⅳ类,晶粒之间的孔隙以中孔为主,等温吸附曲线滞后环类似于H4型,是狭缝孔。碳分产品的BET比表面积略大于种分产品,然而其BJH吸附累积总孔孔容与BJH吸附平均孔径略低于种分产品,两种产品的物化指标均优于普通拟薄水铝石样品。