一种含内生氢化物的铝合金粉及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种制备含内生氢化物的铝合金粉的方法及使用该方法制作的铝合金粉。本发明专利技术通过对制备的包含高活性元素的铝合金粉在高压氢气下氢化，随后对反应后的铝合金粉进行表面氧化，使其表面形成一层氧化铝层，解决了氢化物粉导致的感度升高问题，同时氢化物在铝粉中均匀分散，利用氢化物粉和铝粉的协同燃烧促进能量释放，大幅度提高了复合粉的存储安全性和稳定性。全性和稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种含内生氢化物的铝合金粉及其制备方法


[0001]本专利技术涉及储氢材料
，具体为一种用于储氢的铝合金领域，特别是一种含内生氢化物的铝合金粉及其制备方法。

技术介绍

[0002]铝粉由于具有价格低廉、热值高等优点，是目前混合炸药和固体推进剂中应用最为广泛的金属添加剂，已经有近百年的应用历史。但是，在实际应用过程中，微米铝粉存在点火温度高、延迟时间长、燃烧不完全的问题；而纳米铝粉中氧化铝占比达到10%
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25%，活性铝含量低、体积能量密度低，实际应用效果不佳。另外，纯铝粉由于成分单一，其能量水平已经达到极限，难以通过调控纯铝粉的粒度和微观结构使其能量水平获得突破。
[0003]金属氢化物具有较强的反应活性和燃烧热值，将金属氢化物加入到混合炸药配方体系中可以提高体系的能量密度。另外，金属氢化物在氧化环境下加热到超过释氢温度时，金属氢化物会分解，分解产生的氢首先点火燃烧，释放出热量，进而引燃金属粉和氧化剂发生剧烈燃烧，大幅度提高金属粉的燃烧效率，从而增大了燃烧释放的热能。
[0004]国内外学者研发出了AlH3、B2H8Mg、LiAlH4等金属氢化物，开展了金属氢化物在火炸药与固体推进剂中的应用研究，发现部分金属氢化物确实具有突出的应用效果。目前在混合炸药和固体推进剂中应用金属氢化物，大多是先制备金属氢化物，然后将金属氢化物与铝粉进行复合，在复合过程金属氢化物易团聚，复合效果不理想，不能在氢化物粉表面形成一层完整且致密的铝包覆层。将铝粉和氢化物复合粉加入到配方中后，氢化物粉与其他组分直接接触，从而显著提高了体系感度，降低混合炸药和固体推进剂的储存稳定性和安全性能。氢化物粉在混合体系中团聚，难以与铝粉形成协同燃烧效应，也不利于控制能量释放。因此，截至目前金属氢化物仍没有在混合炸药和固体推进剂中获得广泛应用。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种同时降低感度和提高存储安全性与稳定性的氢化铝合金粉及其制备方法。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种含内生氢化物的铝合金粉的制备方法，所述方法包括如下步骤：1）铝合金粉制备：制备铝合金粉，其中所述铝合金粉除铝元素外，还含有能够与氢形成氢化物的高活性元素；2）氢化：将含有高活性元素的铝合金粉放入氢化反应炉中密封，在高压氢气存在下加热到设定温度并保温，待反应完成后降低反应炉温度；3）氧化：将经过氢化的铝合金粉置入反应炉中，在惰性氛围下通入少量氧气，加热保温，使铝合金粉表面形成一层氧化铝层。
[0007]在以上方法中，所述高活性元素包括Li、B、Mg、Ti、Zr、稀土元素中的一种或多种，形成二元或者多元合金。
[0008]在优选的方案中，所述铝合金粉中高活性元素的总含量在3~50wt.%之间。
[0009]在以上方法中，制备铝合金粉的方法包括熔炼
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雾化法、真空电极感应雾化法、等离子旋转电极法、等离子雾化法、等离子球化法中的一种或多种的组合。
[0010]优选地，在制备得到铝合金粉后，还进一步包括去除氧化膜的步骤，该步骤包括将通过步骤1）得到的铝合金粉在经过分离后，在对铝合金粉呈惰性的溶剂中采用表面处理剂进行表面处理以去掉氧化膜。
[0011]在优选的实施方案中，所述表面处理剂是选自低浓度氢氧化钠溶液、氢氟酸溶液中的一或多种。
[0012]在一个优选方案中，在步骤2）中，在将铝合金粉放入氢化反应炉中之后并且在通入氢气之前，还包括对氢化反应炉内部空间进行惰性气体清洗的步骤。
[0013]在另外的优选方案中，在步骤2）中，加热后在设定温度下保温时，设定温度为200℃至700℃，保温时间为2小时至30小时，氢气压力在0.3MPa至2.0MPa之间，同时进行搅拌。
[0014]在另一些优选方案中，在步骤2）中，在反应完成后，保持氢气压力的情况下使反应炉的温度降至室温。
[0015]优选地，在步骤3）中，按质量计，氧气浓度保持为1%至5%，加热温度为60℃至200℃，保持时间为0小时至24小时。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术通过对制备的包含高活性元素的铝合金粉在高压氢气下氢化，随后对反应后的铝合金粉进行表面氧化，使其表面形成一层氧化铝层，解决了氢化物粉导致的感度升高问题，同时氢化物在铝粉中均匀分散，利用氢化物粉和铝粉的协同燃烧促进能量释放，大幅度提高了复合粉的存储安全性和稳定性。
[0017]在本专利技术的方案中，通过对铝合金粉进行高压氢化处理形成内生氢化物，氢化物被铝完整包裹，复合效果明显好于氢化物和铝合金粉直接复合；通过调整铝合金粉中合金元素种类和含量可以获得不同种类及含量的氢化物，氢化物种类和含量的调控范围更宽更灵活；氢化物可以随铝合金粉一起均匀分散在混合炸药和固体推进剂中，很好解决了氢化物团聚的问题，还能避免金属氢化物与其他组分直接接触，解决了感度较高的问题；含内生氢化物的铝合金粉的存储稳定性和安全性高于氢化物和铝合金粉直接复合；通过氢化物、金属间化合物、纯铝协同作用促进燃烧，提高燃烧效率。
具体实施方式
[0018]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0019]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0020]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0021]针对氢化物粉分散性差、提高感度、能量释放难以控制的问题，提出一种含内生氢化物的铝合金粉及其制备方法。首先制备含有高活性元素的铝合金粉，对铝合金粉进行表面活化处理后，将铝合金粉放入氢化反应炉中，通入高压氢气并加热进行氢化处理，使氢扩散到铝合金粉内部，与活性元素反应生成氢化物从而将氢储存在铝合金粉中，通过调节活性元素含量和氢化反应工艺参数可以控制氢化反应后铝合金粉的储氢量。氢化反应后缓慢降温，将反应后的铝合金粉在惰性气体保护下进行筛分。将筛分后的合金粉放置在真空管式炉中，抽真空后通入氩气，然后通入少量氧气，对氢化合金粉进行加热保温，使合金粉表面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含内生氢化物的铝合金粉的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：1）铝合金粉制备：制备铝合金粉，其中所述铝合金粉除铝元素外，还含有能够与氢形成氢化物的高活性元素；2）氢化：将含有高活性元素的铝合金粉放入氢化反应炉中密封，在高压氢气存在下加热到设定温度并保温，待反应完成后降低反应炉温度；3）氧化：将经过氢化的铝合金粉置入反应炉中，在惰性氛围下通入少量氧气，加热保温，使铝合金粉表面形成一层氧化铝层。2.如权利要求1所述的含内生氢化物的铝合金粉的制备方法，其特征在于，所述高活性元素包括Li、B、Mg、Ti、Zr、稀土元素中的一种或多种。3.如权利要求1所述的含内生氢化物的铝合金粉的制备方法，其特征在于，所述铝合金粉中高活性元素的总含量在3~50wt.%之间。4.如权利要求1所述的含内生氢化物的铝合金粉的制备方法，其特征在于，制备铝合金粉的方法包括熔炼
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雾化法、真空电极感应雾化法、等离子旋转电极法、等离子雾化法、等离子球化法中的一种或多种的组合。5.如权利要求1所述的含内生氢化物的铝合金粉的制备方法，其特征在于，在制备得到铝合金粉后，还进一步包括去除氧化膜的步骤，该步骤包括将通过步骤1）得...

【专利技术属性】
技术研发人员：董世新，王祥，王贵宗，刘林林，郜俊震，张彭威，李生鹏，
申请(专利权)人：江苏智仁景行新材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：