Ni-Al金屬反應(yīng)材料的制備和性能研究.pdf

1、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，這類材料在高速沖擊作用下可發(fā)生劇烈化學(xué)反應(yīng)并伴隨強烈的能量釋放，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，改進燒結(jié)工藝，對Ni-Al金屬反應(yīng)材料的能量密度和力學(xué)性能進行了研究。并利用X射線衍射儀(

2、XRD)、萬能試驗機和差示掃描量熱儀(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Φ14.5mm彈道槍發(fā)射裝置、準密閉沖擊反應(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)溫度對金屬反應(yīng)材料界面擴散、力學(xué)

3、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顆粒間界面擴散速率，從而使金屬反應(yīng)材料界面粘合強度增大，抗拉和抗壓強度提高，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℃，當結(jié)溫度為550℃時，可獲得強度和能量密度俱佳的金屬反應(yīng)材料，其抗拉和抗壓強度分別為66.0 MPa和294.6 MPa，能量密度為413.1 J/g。其在高速沖擊碰撞作用下能夠發(fā)生劇烈化學(xué)反

4、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974 m/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