《表1 纳米铝粉在不同氧化剂下的气体释放及点火温度》

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《固体推进剂铝基燃料高效燃烧的研究进展》

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为了研究氧化物的氧化状态对铝热反应中气体氧和总气体的影响，EGAN等[17]采用多种实验方法研究了纳米Al/CuO与Al/Cu2O的燃烧性能。实验用Cu2O的颗粒尺寸为200～1 500nm范围之间，使用超快的加热脉冲（大于105 K/s）测试其气体释放和燃烧行为，其结果见表1。发现所有Al/Cu2O释放氧气的温度都比具有相同粒径的CuO的Al/CuO铝热体系高200K左右，但它们的点火温度相似，都在1 000K左右。这表明2种铝热剂均通过与气态氧无关的凝相机理点燃。同时，研究结果表明：Al/Cu2O在真空环境中反应较缓慢，在氩气中反应较强烈，这意味着反应释放的O2所提供的二次氧化对于维持强烈的铝热反应是非常重要的。此外，对纳米CuO的CuO/Cu/Al铝热系统进行了测试，由于添加了稀释剂Cu，会降低气体的释放量。稀释后的铝热系统与微米级CuO的Al/CuO铝热剂的反应速度相同，这意味着O2的产生在反应和传热中都有着重要的作用。在体积恒定的燃烧室中进行的热反应测试表明：Al/Cu2O铝热剂的反应速度比纳米CuO的Al/CuO铝热剂慢约3个数量级，比微米CuO的Al/CuO铝热剂慢约1个数量级，且与Cu2O的尺寸无关。这表明尺寸较小的氧化物所提供的高界面接触面积并不能导致反应速度的加快。