一种燃烧剂及其制备方法与流程

本发明涉及一种燃烧剂及其制备方法，属于含能材料技术领域。

背景技术：

燃烧剂指能产生铝热反应的一类燃烧剂，由金属粉与可反应的金属氧化物混制而成。铁铝高热剂是目前燃烧温度、燃烧热最高的一类燃烧剂，其氧化剂常常采用四氧化三铁和三氧化二铁，目的在于增多熔渣，提高毁伤效能。铁铝高热剂具有优良的燃烧性能，在军事和民用上均获得广泛认可。

燃烧剂燃烧温度较低，火焰强度较低，冷却很快，不利于燃烧剂的应用。例如中国专利201710692067.x公开了一种高能燃烧剂及其制备方法，该燃烧剂包括高能组分70～80％，低熔点润湿剂9～14％，造孔剂3～5％，辅助药剂6～12％，通过将组分干燥、混合、制成药柱等一系列步骤制得，该燃烧剂的最高燃烧温度为2004℃。中国专利201510557951.公开了一种多熔渣纵火剂，该多熔渣纵火剂由镁-聚四氟乙烯药剂25～35％和混合金属粉药剂65～75％组成，最高燃烧温度为1593.7℃。上述以铝热剂为主要能量来源的燃烧剂的燃烧温度均不够高，不利于燃烧剂的应用。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种燃烧温度高的燃烧剂及其制备方法。

本发明的技术解决方案为：

一种燃烧剂，按重量份数计包括al粉或铝镍合金25～30份，四氧化三铁或三氧化二铁40～50份，硝酸钡20～35份。

优选地，所述的燃烧剂按重量份数计包括al粉或铝镍合金30份，四氧化三铁或三氧化二铁45份，硝酸钡25份。

优选地，所述的铝镍合金中，铝的质量分数为80％，镍的质量分数为20％。

上述的燃烧剂的制备方法，具体步骤如下：

按比例将硝酸钡与四氧化三铁或三氧化二铁混合，最后将混合物与铝粉或铝粉和镍粉的混合物混合均匀，压制成药柱。

所述的压制时压强为20mpa。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明的燃烧剂燃烧时的火焰温度高，能够达到2500℃以上，能够迅速熔穿钢板，适用于特殊环境下钢铁及金属材料的焊接、熔穿、切割。

附图说明

图1是实施例1的燃烧剂的燃烧穿孔实验效果图。

图2是实施例1的燃烧剂的燃烧温度曲线图。

图3是实施例2的燃烧剂的燃烧温度曲线图。

图4是实施例3的燃烧剂的燃烧温度曲线图。

图5是实施例4的燃烧剂的燃烧温度曲线图。

图6是实施例5的燃烧剂的燃烧温度曲线图。

图7是对比例1的燃烧剂的燃烧温度曲线图。

图8是对比例2的燃烧剂的燃烧温度曲线图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作更进一步的说明。

下述实施例中燃烧剂的制备方法，具体步骤如下：

(1)称重：按重量份数称取各组分原料；

(2)干燥：将各药剂单独放入干燥箱进行干燥，干燥时，将药剂均匀摊开，堆放厚度不超过25mm，干燥温度不应超过50℃，若使用真空干燥箱干燥处理，一次性干燥药量不应超过500g；

(3)混合：以铝镍合金为原料时，混合时先将铝粉与镍粉混合，再将硝酸钡与四氧化三铁或三氧化二铁混合，最后将两种混合物一起混合均匀；以铝粉为原料时，将硝酸钡与四氧化三铁或三氧化二铁混合，然后将混合物与铝粉混合均匀；用混合机或人工手混皆可，若采用手混，则每次药剂的混合时间应保持30分钟以上，以确保混药的均匀度；

(4)制成药柱：20mpa压力下将混合物压制成药柱。

实施例1

一种燃烧剂，按重量份数计包括如下组分：铝镍合金粉25份，四氧化三铁40份，硝酸钡35份。

将实施例1制得的燃烧剂在燃烧塔内进行点火燃烧，用iga-140非接触式远红外测温仪(德国impac公司)对测试燃烧火焰温度，用索尼摄影仪拍摄燃烧过程。燃烧穿孔实验效果如图1所示。实施例1的燃烧温度曲线如图2所示。燃烧过程中可以观察到铝热燃烧剂反应剧烈，发出强烈的白光，有明显的上冲火焰射流区域，同时有大量灼热熔渣从上方喷射出，与火焰的喷射方向一致，并伴有声响和白色烟雾，可在较短时间内将实验a3钢板熔穿。

从图1中可以看出，燃烧剂的火焰强度高，可以迅速熔穿目标。从图2中的测试结果可以看出，本发明的实施例对应的燃烧温度较高，可达2611℃。本发明的燃烧剂，可有效提高燃烧温度，确保了将尽可能高的能量传递给目标物，减少了能量损失，提高了燃烧剂的能量利用效率，而且不产生有毒气体及有毒物质，有利于环境保护及人类健康。

实施例2

一种燃烧剂，按重量份数计包括如下组分：铝镍合金粉25份，四氧化三铁50份，硝酸钡25份。

实施例2制得的燃烧剂的燃烧温度曲线如图3所示。从图3中的测试结果可以看出，燃烧剂对应的燃烧温度较高，可达2621℃。

实施例3

一种燃烧剂，按重量份数计包括如下组分：铝镍合金粉30份，四氧化三铁40份，硝酸钡30份。

实施例3制得的燃烧剂的燃烧温度曲线如图4所示。从图中的测试结果可以看出，燃烧剂对应的燃烧温度较高，可达2519.8℃。

实施例4

一种燃烧剂，按重量份数计包括如下组分：铝镍合金粉30份，四氧化三铁50份，硝酸钡20份。

实施例4制得的燃烧剂的燃烧温度曲线如图5所示。从图中的测试结果可以看出，燃烧剂对应的燃烧温度较高，可达2609℃。

实施例5

一种燃烧剂，按重量份数计包括如下组分：铝粉30份，四氧化三铁50份，硝酸钡20份。

实施例5制得的燃烧剂的燃烧温度曲线如图6所示。从图中的测试结果可以看出，燃烧剂对应的燃烧温度较高，可达3116℃。对比例1

一种燃烧剂，按重量份数计包括如下组分：铝镍合金粉20份，四氧化三铁50份，硝酸钡30份。

对比例1制得的燃烧剂的燃烧温度曲线如图7所示。从图中的测试结果可以看出，燃烧剂对应的燃烧温度较低，可达1798℃。

对比例2

一种燃烧剂，按重量份数计包括如下组分：铝镍合金粉20份，三氧化二铁50份，硝酸钡30份。

对比例2制得的燃烧剂的燃烧温度曲线如图8所示。从图中的测试结果可以看出，燃烧剂对应的燃烧温度较低，可达1657.7℃。

技术特征：

1.一种燃烧剂，其特征在于，按重量份数计包括al粉或铝镍合金25～30份，四氧化三铁或三氧化二铁40～50份，硝酸钡20～35份。

2.根据权利要求1所述的燃烧剂，其特征在于，所述的燃烧剂按重量份数计包括al粉或铝镍合金30份，四氧化三铁或三氧化二铁45份，硝酸钡25份。

3.根据权利要求1所述的燃烧剂，其特征在于，所述的铝镍合金中，铝的质量分数为80％，镍的质量分数为20％。

4.根据权利要求1至3任一所述的燃烧剂的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

按比例将硝酸钡与四氧化三铁或三氧化二铁混合，最后将混合物与铝粉或铝粉和镍粉的混合物混合均匀，压制成药柱。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述的压制时压强为20mpa。

技术总结
本发明公开了一种燃烧剂及其制备方法。所述的燃烧剂按重量份数计包括铝粉或铝镍合金25～30份、四氧化三铁或三氧化二铁40～50份和硝酸钡20～35份通过将组分干燥、混合、制成药柱等一系列步骤制得。本发明的燃烧剂热安定性好，机械感度低，整体安全性好，点火可靠性高，燃烧过程稳定，燃速适中，燃烧时产生更多的高温灼热熔渣，减少了能量向周围的散失，提高了燃烧剂的能量利用效率，作为燃烧剂，燃烧温度可达到2500℃以上，可以应用于特殊环境下钢铁及金属材料的焊接、熔穿、切割。

技术研发人员：陈厚和;张磊;徐铭;谢强;李实;刘震宇;王泽清;刘威
受保护的技术使用者：南京理工大学
技术研发日：2018.12.20
技术公布日：2020.06.30