铝-硼合金粉体的显微结构与燃烧特征

王 超，张 皓，王迎春，刘 颖

(北京理工大学材料学院 冲击环境材料技术重点实验室，北京 100081)

1 前 言

具有高氧化燃烧热值的粉体材料在炸药和推进剂等含能材料中具有广泛且重要的应用价值[1-6]，是提高炸药毁伤效果和推进剂比冲的重要组分。国内外普遍在凝聚态炸药和固体推进剂中添加具有高燃烧热值的粉体材料作为金属燃烧剂以提高含能材料的能量密度，Mg、Al和B等颗粒因其具备很高的质量热值和体积热值而被广泛应用[3,5]。

Mg的理论燃烧热值为24 MJ/kg，其作为金属燃烧剂具备点火温度低的优点[5]，但由于表面氧化层MgO不致密致使储存过程中氧化严重，进一步使实际燃烧热值下降影响其在高含能材料领域的应用前景。B具有高达58 MJ/kg的理论燃烧热值[7]，但在B粉的实际氧化燃烧过程中，因B2O3熔点低(460 ℃)、沸点高(1860 ℃)，会在B粉表面形成黏稠的B2O3液态膜包覆B粉，阻碍O向B粉内部进一步扩散，从而使B粉不能充分氧化燃烧，降低其燃烧效率，导致B粉的实测燃烧热值远低于其理论燃烧热值[5,7-11]。张炜等[7]实测硼B的燃烧热值为22 MJ/kg，这些不足使得B粉至今未能在含能材料中作为高燃烧热值添加燃料获得广泛应用。Al粉的理论热值为31.02 MJ/kg，其燃烧易于氧化，理论燃烧热利用率高，因而成为目前作为炸药和推进剂等含能材料添加剂应用最广泛的金属粉体[1,7-8]，并形成了众多具有不同特点的含Al(5～20 wt.%)固体推进剂和炸药。但在实际应用中Al颗粒因其点火困难、团聚、结渣等问题突出，影响发动机性能提升；……