从表2.1可以看出,比较稀缺的金属可燃剂(如Be等),腐蚀性较大的金属(如Ca等)均不适宜选用;B 机械敏感度高,Si 燃烧缓慢,Ti燃烧温度不高。相比于Mg的密度小,MgO的熔点较高,Al的密度较大,燃烧热较高,且燃烧产物Al2O3 熔点(2050℃)较低,沸点(2980℃)较高,故选用Al作为铝热剂的金属可燃剂。
2.2.2铝热剂的金属氧化物选择
铝热剂中金属氧化物选择要求如下:
(1) 生成热效应小;
(2) 含有足够的氧(20%~30%);
(3) 能还原成低熔点和高沸点的金属;
(4) 密度尽可能大。
某些金属氧化物的性能如表2.2所示。
表2.2 某些氧化物性能
氧化物 密度/g•cm-3 含氧量×100 以1摩尔原子氧计的生产热/kJ 高热剂配方×100 高热剂的热效应/kJ•g-1
氧化物 Al
B2O3 1.8 69 424 56 44 3.10
SiO2 2.2 53 436 63 37 2.35
Cr2O3 5.2 32 378 74 26 2.52
MnO2 5.2 37 260 71 29 4.20
Fe2O3 5.1 30 277 75 25 3.90
Fe3O4 5.2 28 277 76 24 3.57
CuO 6.4 20 159 81 19 3.82
Pb3O4 9.1 9 180 90 10 1.97
分析反应性能可以发现,铜铝高热剂燃烧时反应速度极快,近似爆炸,而锰铝高热剂燃烧时还原出的Mn (沸点1900℃)产生剧烈的蒸发;铬铝高热剂燃烧时反应比较慢,且热量少;故综合考虑,选择铁铝高热剂,即Fe2O3和Al作为铝热剂成分。
2.2.3 金属可燃剂的选择
可燃剂的选择要求,见2.2.1,以下是一些常见的金属可燃剂的燃烧热。
表2.3 一些常用金属可燃剂燃烧热
单质可燃物 可燃物的氧化物 1mol氧化物的燃烧热Q
/ kJ 燃烧热/kJ
符号 原子量(A) 分子式 分子量 Q1=Q/mA Q2=Q/M Q3=Q/n
Be 9 BeO 25 594 66 23.7 297
Al 27 Al2O3 102 1672 31 16.4 334
B 10.8 B2O3 70 1262 58.4 18 252
Mg 24.3 MgO 40 602 24.8 15 301
Ti 47.9 TiO2 80 936 19.5 11.7 312
C 12 CO2 44 393 32.6 8.8 130 高能燃烧剂及应用性能研究+文献综述(4):http://www.youerw.com/yanjiu/lunwen_10659.html