纳米金属粉在火炸药中应用进展
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收 稿 日期 ： ０ ０ ３ — ９ ２ １ ４ ３０ ；修 回 日期 ： ０ － ４２ ２ １ ０ —８ ０ 作 者 简 介 ： 会 祥 （ ７ 胥 １ ４一） 男 ， 士 ， 事 富燃 料 推 进 剂 、 能 推 进 剂 ９ ， 博 从 高
配 方 和工 艺 研究 。ｅ ｍａｌ ｈ ２ ４ ｙ ｈ ｏ ｃ ｍ． ｎ － ｉ ：ｘ ｘ ０ ＠ ａ ｏ ． ｏ ｃ
铝热剂 的 性 能提 高作 用 ， 总结 了纳米 金 属 粉 的几种 改性 方法 ， 纳 米 金 属 ／ 合 物 复 合 、 米 金 属 ／ 复合 、 分 子助 剂 表 面 包覆 、 分 如 聚 纳 炭 小 高
子 聚 合物 表 面接 枝 、 气相 沉 积 、 粒 微 观整 形 等 ， 出了 纳米 金 属粉 应 用研 究 的 重点 方 向 ： 颗 指 纳米 硼 粉 、 纳米 锆 粉 、 复合 纳 米 铝粉 。
属粉 纳 米化 ， 用 纳 米 材料 的表 面效 应 ， 大 幅提 利 能 高金属粉 的化学 反应 活性 ， 将 得 到许 多更 优 异 的性 并 能 ， 烟火药 中掺 入纳米 金属粉 体 ， 提高烟火 药燃烧 如 可 的稳 定性 和 持 久 性 ；炸 药 中添 加 金 属 粉 能 提 高 爆
２２ ３
胥会 祥 ，李 兴文 ，赵 凤起 ，庞 维强 ，贾 申利 ，莫 红军
文章 编 号 ：１ ０ ９ ４１ ２ １ ０ —２ ２０ ０ ６—９ （ ０ ２０ ３ —８ １）
纳 米 金 属 粉 在 火 炸 药 中 应 用 进 展
胥会祥 ， 李兴文 ， 赵凤起 ， 庞维强 ， 利 ， 贾中 莫红军
１ 引 言
金属粉作 为高 能燃 料 广泛 应 用 于火 炸药 ， 氧 化 其
还 原 反 应 所 释 放 的大 量 热 已成 为 提 高 弹 药 毁 伤 威 力 和 射 程 的 重 要 途 径 之 一 。 在 火 炸 药 领 域 研 究 发 现 ， 金 将
２ 纳米 金 属 粉 对 火 炸 药性 能 的 提 高
体 和 固体火 箭推 进剂 的应 用 ， 为 实 现完 全 燃烧 最 有 认
效 的途径 是使用 金属粉 末颗 粒尺寸 至少 比常规 固体 推 进 剂小 １个或 ２个数 量级 。
以 Ａ — 反应 为基 础 的水下 高速 推进 技术 一直 Ｉ ｏ Ｈ
得到关 注 ， 而纳 米 Ａｌ 的应 用 将 大 大 提 高 Ａ － Ｉ ｏ Ｈ
热 ， 大 幅 提 高 做 功 能 力 ；在 推 进 剂 中 能 提 高 燃 并
铝粉广 泛应 用在 固体火箭 中， 但燃 烧 时易凝 聚 ， 残
渣易 沉积在 发动机 内表 面 ， 不仅 降低燃烧 效率 ， 而且使
发 动 机 的 有 效 载 荷 减 少 。 Ｌ ｏ ｉ Ｋ ｌ ｉ 等 人 研 ｅ ｎｄ ａｅ ｎ ｄ 究 了 电爆 炸 金 属 丝 法 制 备 Ａｅ ＠ 米 铝 颗 粒 及 其 在 液 ｌ 纳 ｘ
（ ．西安 近 代 化 学研 究所 ，陕 西 西 安 ７ ０ ５ ２ １ １ ６ ； ．西 安 交通 大 学 电气 工 程 学 院 ，陕 西 西 安 ７ ０ ４ ） ０ １ ０ ９ 摘 要 ：高活 性 、 高热 值 纳米 金 属粉 的 应用 是 提高 火 炸药 产 品性 能 的 重要 途 径 。综 述 了纳 米 金属 粉 对 推进 剂 、 聚相 炸 药 、 爆 炸 药 、 凝 云
人 研 究 了 纳 米 ＡＩ 一 ， 混 合 物 的 燃 烧 性 能 和 转 换 粉 Ｈｏ 效 率 ， 果 发 现 ， 于 颗 粒 直 径 为 ３ 、０ ８ 结 对 ８， 水 冲压发 动 机用 Ａ — ， 反 应 ｌ 如 ｌ ｏ Ｈ 体 系研究 ； 进一 步探 索化 学 潜能 更高 的纳米 硼 粉
Ｔ ｎ ｕｙ ａ ｇ ａ 等人 发现 铝 颗粒 在氢 气 和氧 气 混合 物产 生 的高速爆轰产物 流 中的燃烧 反应 时间增 加与 ｄ 有 关 ，
ｎ＝ ． ， 明 了铝 粉 燃烧 的 动 力 学 控 制 机 理 ；已开 展 纳 Ｏ５ 阐
反应 的燃 烧 性 能 和 燃烧 转 换 效 率 。Ｇｒｎ ｉ ａ等 ｔ Ｒｓ ａ Ａ ｈ
关 键 词 ： 事化 学 ；纳米 金 属 粉 ； 炸 药 ；铝热 剂 ； 面改 性 军 火 表
中图 分 类 号 ： Ｉ ； Ｊ６ Ｖ １ Ｔ５ Ｔ７ ３； ５ ２
文 献 标识 码 ：Ａ
Ｄ ：１ ．９ ９ ｊｉ ｎ １ ０ —９ １ ２ １ ．２ ０ ５ ＯＩ ０ ３ ６ ／．ｓ ．０ ６９ ４ ．０ ０ ．２ ｓ １
速 ， 因此 ， 米金属 粉 的应用 能 提高 炸 药作 功 能力 、 纳 改善火 药燃烧性 能 。 鉴 于纳米金属粉在军事领域 重要 的应用前景 ， 近几 年， 国外对金属燃料在火 炸药 中燃 烧反应规律 开展 了大
量 研 究 工 作 ， 米 Ａ｝粉 的 应 用 也 更 深 入 纳 ， 如
２ １ 推 进 剂 中 的 应 用 ．
文献 ［ ２—１ ］ １ 对纳米 金属粉 在推进 剂 中应 用进行 ３ 过介绍 。经 过近几年的研究 ， 一些最新 的研究结 果进一 步证 实了纳 米金属粉 良好 的应用前景 ， 其优点如下 。
２ １ １ 提 高 推 进 剂 燃 烧 效 率 ．．
的 应用 … 。本 文 介 绍 了纳 米 金 属粉 在 固体 推 进 剂 和
铝粉 ， 化学转换效率 范围从 ２ ０ 到 ９ ％ ， ７／ ｐ ９ 取决于粒 子的
大 小 和 样 品制 备 方 法 。 ２ １ ２ 提 高 推 进 剂 的燃 速 ．．
炸药中应 用研究 的最新进展 ， 总结 了纳米金属 粉应用 中 存在 问题及 改性 方法 ， 出了高活性 纳米金属 粉今后 的 提 重点研究方 向 ， 希望能为纳米金属粉 的研制 提供借 鉴。
配 方 和工 艺 研究 。ｅ ｍａｌ ｈ ２ ４ ｙ ｈ ｏ ｃ ｍ． ｎ － ｉ ：ｘ ｘ ０ ＠ ａ ｏ ． ｏ ｃ
铝热剂 的 性 能提 高作 用 ， 总结 了纳米 金 属 粉 的几种 改性 方法 ， 纳 米 金 属 ／ 合 物 复 合 、 米 金 属 ／ 复合 、 分 子助 剂 表 面 包覆 、 分 如 聚 纳 炭 小 高
子 聚 合物 表 面接 枝 、 气相 沉 积 、 粒 微 观整 形 等 ， 出了 纳米 金 属粉 应 用研 究 的 重点 方 向 ： 颗 指 纳米 硼 粉 、 纳米 锆 粉 、 复合 纳 米 铝粉 。
属粉 纳 米化 ， 用 纳 米 材料 的表 面效 应 ， 大 幅提 利 能 高金属粉 的化学 反应 活性 ， 将 得 到许 多更 优 异 的性 并 能 ， 烟火药 中掺 入纳米 金属粉 体 ， 提高烟火 药燃烧 如 可 的稳 定性 和 持 久 性 ；炸 药 中添 加 金 属 粉 能 提 高 爆
２２ ３
胥会 祥 ，李 兴文 ，赵 凤起 ，庞 维强 ，贾 申利 ，莫 红军
文章 编 号 ：１ ０ ９ ４１ ２ １ ０ —２ ２０ ０ ６—９ （ ０ ２０ ３ —８ １）
纳 米 金 属 粉 在 火 炸 药 中 应 用 进 展
胥会祥 ， 李兴文 ， 赵凤起 ， 庞维强 ， 利 ， 贾中 莫红军
１ 引 言
金属粉作 为高 能燃 料 广泛 应 用 于火 炸药 ， 氧 化 其
还 原 反 应 所 释 放 的大 量 热 已成 为 提 高 弹 药 毁 伤 威 力 和 射 程 的 重 要 途 径 之 一 。 在 火 炸 药 领 域 研 究 发 现 ， 金 将
２ 纳米 金 属 粉 对 火 炸 药性 能 的 提 高
体 和 固体火 箭推 进剂 的应 用 ， 为 实 现完 全 燃烧 最 有 认
效 的途径 是使用 金属粉 末颗 粒尺寸 至少 比常规 固体 推 进 剂小 １个或 ２个数 量级 。
以 Ａ — 反应 为基 础 的水下 高速 推进 技术 一直 Ｉ ｏ Ｈ
得到关 注 ， 而纳 米 Ａｌ 的应 用 将 大 大 提 高 Ａ － Ｉ ｏ Ｈ
热 ， 大 幅 提 高 做 功 能 力 ；在 推 进 剂 中 能 提 高 燃 并
铝粉广 泛应 用在 固体火箭 中， 但燃 烧 时易凝 聚 ， 残
渣易 沉积在 发动机 内表 面 ， 不仅 降低燃烧 效率 ， 而且使
发 动 机 的 有 效 载 荷 减 少 。 Ｌ ｏ ｉ Ｋ ｌ ｉ 等 人 研 ｅ ｎｄ ａｅ ｎ ｄ 究 了 电爆 炸 金 属 丝 法 制 备 Ａｅ ＠ 米 铝 颗 粒 及 其 在 液 ｌ 纳 ｘ
（ ．西安 近 代 化 学研 究所 ，陕 西 西 安 ７ ０ ５ ２ １ １ ６ ； ．西 安 交通 大 学 电气 工 程 学 院 ，陕 西 西 安 ７ ０ ４ ） ０ １ ０ ９ 摘 要 ：高活 性 、 高热 值 纳米 金 属粉 的 应用 是 提高 火 炸药 产 品性 能 的 重要 途 径 。综 述 了纳 米 金属 粉 对 推进 剂 、 聚相 炸 药 、 爆 炸 药 、 凝 云
人 研 究 了 纳 米 ＡＩ 一 ， 混 合 物 的 燃 烧 性 能 和 转 换 粉 Ｈｏ 效 率 ， 果 发 现 ， 于 颗 粒 直 径 为 ３ 、０ ８ 结 对 ８， 水 冲压发 动 机用 Ａ — ， 反 应 ｌ 如 ｌ ｏ Ｈ 体 系研究 ； 进一 步探 索化 学 潜能 更高 的纳米 硼 粉
Ｔ ｎ ｕｙ ａ ｇ ａ 等人 发现 铝 颗粒 在氢 气 和氧 气 混合 物产 生 的高速爆轰产物 流 中的燃烧 反应 时间增 加与 ｄ 有 关 ，
ｎ＝ ． ， 明 了铝 粉 燃烧 的 动 力 学 控 制 机 理 ；已开 展 纳 Ｏ５ 阐
反应 的燃 烧 性 能 和 燃烧 转 换 效 率 。Ｇｒｎ ｉ ａ等 ｔ Ｒｓ ａ Ａ ｈ
关 键 词 ： 事化 学 ；纳米 金 属 粉 ； 炸 药 ；铝热 剂 ； 面改 性 军 火 表
中图 分 类 号 ： Ｉ ； Ｊ６ Ｖ １ Ｔ５ Ｔ７ ３； ５ ２
文 献 标识 码 ：Ａ
Ｄ ：１ ．９ ９ ｊｉ ｎ １ ０ —９ １ ２ １ ．２ ０ ５ ＯＩ ０ ３ ６ ／．ｓ ．０ ６９ ４ ．０ ０ ．２ ｓ １
速 ， 因此 ， 米金属 粉 的应用 能 提高 炸 药作 功 能力 、 纳 改善火 药燃烧性 能 。 鉴 于纳米金属粉在军事领域 重要 的应用前景 ， 近几 年， 国外对金属燃料在火 炸药 中燃 烧反应规律 开展 了大
量 研 究 工 作 ， 米 Ａ｝粉 的 应 用 也 更 深 入 纳 ， 如
２ １ 推 进 剂 中 的 应 用 ．
文献 ［ ２—１ ］ １ 对纳米 金属粉 在推进 剂 中应 用进行 ３ 过介绍 。经 过近几年的研究 ， 一些最新 的研究结 果进一 步证 实了纳 米金属粉 良好 的应用前景 ， 其优点如下 。
２ １ １ 提 高 推 进 剂 燃 烧 效 率 ．．
的 应用 … 。本 文 介 绍 了纳 米 金 属粉 在 固体 推 进 剂 和
铝粉 ， 化学转换效率 范围从 ２ ０ 到 ９ ％ ， ７／ ｐ ９ 取决于粒 子的
大 小 和 样 品制 备 方 法 。 ２ １ ２ 提 高 推 进 剂 的燃 速 ．．
炸药中应 用研究 的最新进展 ， 总结 了纳米金属 粉应用 中 存在 问题及 改性 方法 ， 出了高活性 纳米金属 粉今后 的 提 重点研究方 向 ， 希望能为纳米金属粉 的研制 提供借 鉴。