铝粉基本性质

1、铝物理性质

铝是银白色的轻金属，较软，密度2.7g/cm3，熔点660.4o C，沸点2467o C，铝和铝的合金具有许多优良的物理性质，得到了非常广泛的应用。它有良好的导电性和传热性.所以铝常用来做导线，制造各种炊具，铝对光的反射性能良好，反射紫外线比银还强，铝越纯，它的反射能力越好。

2、铝的化学性质

和氧气反应：铝粉可燃铙4Al+3O2=2Al2O3（发强白光）

和非金属反应：2Al+3S=Al2S3

和热水反应：2Al+6H2O=2Al(OH)3+3H2↑（反应缓慢）

和较不活动金属氧化物反应：3Fe3O4+8Al=9Fe+4Al2O3

和酸反应：在常温下浓硫酸和浓硝酸可使铝钝化。盐酸和稀硫酸可跟铝发生置换反应，生成盐并放出氢气。

2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑

2Al+3H2SO4(稀)=Al2(SO4)3+3H2↑

和盐溶液反应：2Al+3Hg(NO3)2=3Hg+2Al(NO3)3

和碱溶液反应：主要和NaOH、KOH强碱溶液反应，可看做是碱溶液先溶解掉铝表面氧化铝保护膜Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O

铝和水发生置换反应：

2Al+6H2O=2Al(OH)3+3H2↑

Al(OH)3溶解在强碱溶液中，

Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O

一般可用下列化学方程式或离子方程式表示这一反应

2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑

2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑

注：1.铝和不活动金属氧化物（主要是难熔金属氧化物如Cr2O3、V2O5以及Fe2O3等）的混合物，都叫铝热剂，在反应中铝做还原剂。反应过程放大量热，可将被还原的金属熔化成液态

2.铝在加热时可以跟浓硫酸或硝酸反应，情况较复杂不做要求。

3、纳米铝粉与普通铝粉的区别

铝是一种活泼金属，在室温、空气环境下会自动氧化而形成一层Al2O3的薄膜而防止了铝的进一步氧化，这种表面钝化使铝粉在相当高的温度下仍保持稳定。而纳米铝粉由于其小尺寸效应导致了其性能的变化。本实验研究了纳米铝粉的氧化性能。

纳米铝粉由于具有颗粒小、比表面积大、反应活性高等优点，使其表现出许多优异的性能。研究发现纳米铝粉和氧气结合的能力强于普通铝粉。纳米铝粉在550o C开始氧化。而普通铝粉在950o C以后才开始有明显的氧化现象出现，研究结果表明纳米铝粉相对常规铝粉具有较低的点火能，可以直接点火燃烧，燃烧过程没有明显的凝聚行为，且燃烧充分。所以和普通铝粉相比，纳米铝粉具有燃速更快、放热量更大等特点。纳米铝粉的粒度、比表面积及其形状等物理性能是由其制备方法决定的。方法的不同会对纳米铝粉的性能产生影响。

纳米铝粉文献

纳米铝粉是含能材料的一种新型金属燃烧剂，由于其具有普通铝粉不具备的特性近年来倍受关注。纳米铝粉可显著提高推进剂的燃烧速率、比冲，降低其特征信号等。然而活性丧失的纳米铝粉在含能材料中反而起到相反的作用，因此系

统地研究纳米铝粉的活性及其活性保持机制显得尤为重要和迫切。

华中科技大学材料学院材料成形与模具技术国家重点实验室的王建军，宋武林，郭连贵，谢长生等采用高频感应线圈加热，以蒸发一冷凝法制备了纳米铝粉，用空气进行钝化处理，得到有钝化层保护的纳米铝粉。使用透射电镜、场发射扫描电镜、x射线衍射、差热分析DTA 等测试手段，研究了表面钝化处理对纳米铝粉抗氧化性能的影响。结果表明：经过表面钝化处理的纳米铝粉粒径范围为15-60nm，纳米铝粉表面包覆了3-5nm厚的氧化铝膜，形成明显的核/壳结构，具有较好的抗氧化性能，这对于纳米铝粉的存储、活性保护机理的探讨有一定的意义。

在400℃至铝的熔点(660℃)之间，纳米铝粉出现了放热峰。纳米铝粉在400℃开始部分氧化，在534.9℃出现放热峰尖，对应的放热量为3721J/g，这个温度低于铝的熔点(660℃)，与普通铝粉的热行为有很大差异，放热曲线是由于固体纳米铝粉的氧化反应引起的，展现出了只有纳米尺寸的粉末才能观察到的特殊热学特征。

纳米铝粉的钝化处理提高了纳米铝粉的抗氧化能力，但这层壳层对纳米铝粉的能量释放毫无贡献，需要综合考虑纳米铝粉的制备方法，以及粒子表面包覆壳层的种类、结构、厚度等，在此基础上再解决活性控制和抗氧化性能才显得有意义。

南京理工大学化工学院的杨毅，李凤生，刘宏英等将微米铝粉表面去除氧化膜，加上一层自制的物质纳米级涂层。采用美国Coulter公司生产的比表面测试仪，以氮气吸附法对原料铝粉和包覆后的铝粉进行了比表面积测试，发现两者的BET比表面积分别为1．46 m2／g 和13．74 m2／g。包覆后的铝粉的比表面积有明显的提高，表明经过包覆处理后铝粉的分散性得到了很大改善，有利于提高纳米催化粒子的沉积复合和纳米复合粒子在固体推进剂中的分散均匀性。原料铝粉的主要质量变化发生在580～683℃之间，而且随后还有继续反应并增加质量的现象，表明在此区间铝粉并没有完全反应；而包覆后铝粉的质量变化发生在618～672℃之间，在该区间前后均无明显的质量变化。表明经过包覆处理后的铝粉发生热反应的温度区间更集中。同时，从图中两个样品主要质量变化区间曲线的斜率也可以看出，包覆后的铝粉热重曲线更陡，说明经过纳米膜包覆处理的铝粉在该温度区间发生反应的速度更快。（1）在活化金属铝粉表面包覆了一层与普通铝粉表面氧化层厚度相当的纳米膜，这种纳米包覆物可有效地防止铝粉的再氧化，并在其燃烧时实现破裂式燃烧，使复合金属粉热分解的温度区间更短、更集中，提高了金属铝粉的热量释放效率。（2）纳米包覆物可实现对固体推进剂燃烧的特殊催化作用，这种作用主要体现在对固体推进剂主要组分AP的高温热分解的促进(分解温度降低)和低温分解的抑制(分解温度升高)两个方面，从而使固体推进剂热量释放区间更集中，有利于提高推进剂的作功效率。

华中科技大学材料学院模具技术国家重点实验室的张小塔等采用激光－感应复合加热法在CH4和Ar气氛中制备了碳层包覆纳米Al复合粉体。产物具有明显的核壳结构，内核铝结晶度较高，外壳碳为类石墨层结构，颗粒多为球形，直径约为20 nm- 60 nm，壳层的厚度约为3 nm- 8 nm。所制备的复合粉在干燥的氧气中于400 ℃左右就表现出氧化行为，在540 ℃左右剧烈放热，放热量为1021 J·g- 1，比氧化铝包覆纳米Al粉的氧化反应至少提前了20℃。

华中科技大学材料学院模具技术国家重点实验室的郭连贵等人采用激光法也制备了C/Al纳米复合粉末。其研究结果表明，被纳米炭层包覆的纳米Al具有更低的氧化反应起始和放热峰温度、更大的放热量和更高的氧化增重率。