本發(fā)明涉及一種添加鈮粉的切割用含能材料及制備方法。

背景技術(shù)：

1、含能材料是在一定條件下能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)釋放大量能量的亞穩(wěn)態(tài)物質(zhì)。根據(jù)具體性能指標(biāo)和應(yīng)用領(lǐng)域，含能材料可以劃分成不同的類型。其中用于燃燒切割用途的含能材料具有較高的能量密度和可控的燃燒速率，在燃燒反應(yīng)過(guò)程能形成高溫產(chǎn)物，其噴射到物體表面能夠產(chǎn)生持續(xù)的燒蝕與沖擊作用，進(jìn)而達(dá)到切割物體的目的。采用此類含能材料的燃燒切割技術(shù)操作簡(jiǎn)單、運(yùn)輸方便、使用安全，其能量來(lái)源為含能材料的燃燒反應(yīng)，無(wú)需外部電力或動(dòng)力裝置，廣泛用于多種特殊環(huán)境下的切割作業(yè)需求，如野外搶險(xiǎn)、應(yīng)急救援、彈藥銷毀等。

2、常見(jiàn)的切割用含能材料多以al、mg粉作為還原劑，以金屬氧化物作為氧化劑，并采用氟聚物作為產(chǎn)氣劑或粘結(jié)劑。此外，切割用含能材料還可以添加w、ni等金屬單質(zhì)顆粒作為切割劑，以達(dá)到增強(qiáng)燃燒反應(yīng)射流的噴射動(dòng)能、提升切割效果目的。由于含能材料的燃燒過(guò)程反應(yīng)溫度較高，燃燒反應(yīng)溫度可超過(guò)2000℃，此時(shí)已超過(guò)很多金屬的熔點(diǎn)或沸點(diǎn)，部分添加的切割劑顆粒在熔化或氣化后將顯著削弱含能材料的切割性能。雖然鎢粉的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)均較高，但是加入鎢粉后易導(dǎo)致燃燒反應(yīng)速率和燃燒能量密度顯著降低，這將嚴(yán)重削弱含能材料的切割效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種添加鈮粉的切割用含能材料及制備方法。本發(fā)明能夠解決現(xiàn)有含能材料燃燒切割效果較差的問(wèn)題。其中，鈮粉的密度為8.57?g/cm3，熔點(diǎn)為2468℃，沸點(diǎn)為4742℃。添加鈮粉的含能材料在燃燒過(guò)程產(chǎn)生的反應(yīng)溫度高、反應(yīng)速率快。在切割工具形成的高溫射流內(nèi)，添加的鈮粉可以充分發(fā)揮其侵徹、切割效能，獲得更深的切割深度或更大的切割孔徑。

2、本發(fā)明所采用的技術(shù)方案有：

3、一種添加鈮粉的切割用含能材料，包括如下含量的組分：鈮粉2~25?wt.%，還原劑15~35?wt.%，氧化劑30~65?wt.%，產(chǎn)氣劑?10~25?wt.%，以及粘結(jié)劑2~10?wt.%。

4、進(jìn)一步地，所述鈮粉的直徑為1~35微米。

5、進(jìn)一步地，所述還原劑的直徑為1~25微米，包括鋁粉、鎂粉中的至少一種。

6、進(jìn)一步地，所述氧化劑的直徑為1~25微米，包括cuo粉、mno2粉、fe2o3粉中的至少一種。

7、進(jìn)一步地，所述產(chǎn)氣劑的直徑為15~50微米，包括ptfe粉、pvdf粉中的至少一種。

8、進(jìn)一步地，所述粘結(jié)劑為氟橡膠或環(huán)氧樹(shù)脂。

9、本發(fā)明還公開(kāi)了一種上述材料的制備方法，包括如下步驟：

10、(1)?先將還原劑、氧化劑、產(chǎn)氣劑球磨混合均勻，得到混合粉體；

11、(2)?將鈮粉加入混合粉體中，并加入粘結(jié)劑溶液，然后混合均勻，得到漿料；

12、(3)?對(duì)漿料進(jìn)行干燥使溶劑揮發(fā)，干燥后造粒，后經(jīng)過(guò)篩后分離得到添加鈮粉的切割用含能材料粉體。

13、進(jìn)一步地，所述粘結(jié)劑溶液中，溶劑為丙酮或乙酸乙酯，且溶液中粘結(jié)劑的濃度為2~20?g/l。

14、本發(fā)明具有如下有益效果：

15、通過(guò)鈮粉的添加，使得含能材料的燃燒能量密度高。將該含能材料裝入切割工具后，形成的燃燒射流對(duì)目標(biāo)靶板的切割質(zhì)量好，切割深度深、切割直徑大。

技術(shù)特征：

1.一種添加鈮粉的切割用含能材料，其特征在于：包括如下含量的組分：鈮粉2~25wt.%，還原劑15~35?wt.%，氧化劑30~65?wt.%，產(chǎn)氣劑?10~25?wt.%，以及粘結(jié)劑2~10?wt.%。

2.如權(quán)利要求1所述的添加鈮粉的切割用含能材料及其制備方法，其特征在于：所述鈮粉的直徑為1~35微米。

3.如權(quán)利要求1所述的添加鈮粉的切割用含能材料及其制備方法，其特征在于：所述還原劑的直徑為1~25微米，包括鋁粉、鎂粉中的至少一種。

4.如權(quán)利要求1所述的添加鈮粉的切割用含能材料及其制備方法，其特征在于：所述氧化劑的直徑為1~25微米，包括cuo粉、mno2粉、fe2o3粉中的至少一種。

5.如權(quán)利要求1所述的添加鈮粉的切割用含能材料及其制備方法，其特征在于：所述產(chǎn)氣劑的直徑為15~50微米，包括ptfe粉、pvdf粉中的至少一種。

6.如權(quán)利要求1所述的添加鈮粉的切割用含能材料及其制備方法，其特征在于：所述粘結(jié)劑為氟橡膠或環(huán)氧樹(shù)脂。

7.一種如權(quán)利要求1~6任一所述材料的制備方法，其特征在于：包括如下步驟：

8.如權(quán)利要求7所述的添加鈮粉的切割用含能材料的制備方法，其特征在于：所述粘結(jié)劑溶液中，溶劑為丙酮或乙酸乙酯，且溶液中粘結(jié)劑的濃度為2~20?g/l。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種添加鈮粉的切割用含能材料及制備方法，所述含能材料包括如下含量的組分：鈮粉2~25?wt.%，還原劑15~35?wt.%，氧化劑30~65?wt.%，產(chǎn)氣劑10~25?wt.%，以及粘結(jié)劑2~10?wt.%。通過(guò)添加鈮粉，使得含能材料的燃燒能量密度高。將該含能材料裝入切割工具后，形成的燃燒射流對(duì)目標(biāo)靶板的切割質(zhì)量好，切割深度深、切割直徑大。

技術(shù)研發(fā)人員：葉穎,王明智,方澳翔,朱穎,嚴(yán)辰洲,王廷沂,魏子琦,王江濤,盧雅琳
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江蘇理工學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8