何丽蓉，肖乐勤，菅晓霞，周伟良

(南京理工大学化工学院，南京 210094)

氧化铝壳层对纳米铝粉的热反应特性影响研究①

何丽蓉，肖乐勤，菅晓霞，周伟良

(南京理工大学化工学院，南京 210094)

利用气氛保护管式炉对纳米铝粉分别进行了245℃和450℃的热处理，得到2种不同氧化铝壳层厚度和晶态结构的纳米铝粉Al-245和Al-450。XRD和XPS测试结果表明，Al-245的氧化铝壳层比Al-450薄，且壳层中的γ-Al2O3、θ-Al2O3和ε-Al2O3强度较低。相应的HRTEM表明，Al-245和Al-450都存在明显壳层，且Al-450有2个壳层。在TG-DSC中，氧化铝壳层较薄的Al-245的DSC起始反应温度和峰温分别为554.0℃和559.3℃，均低于Al-450的相应温度559.3℃和586.1℃，反应区间更窄，(Tp-Ton)仅为5.3℃，且初始氧化放热量4 652 J/g也远高于Al-450的1 681 J/g。在500～660℃间，Al-245增重21.3%，高于Al-450的10.1%，且Al-245的氧化速率0.38 mg/s也明显高于Al-450的0.033 mg/s。

纳米铝粉;氧化铝壳层;壳层厚度;热反应

0 引言

纳米铝粉的能量释放特性不同于微米铝粉。例如，未经钝化处理的纳米铝粉在空气中氧化发生自燃，纳米铝粉的起始氧化温度比铝的熔点低100～200℃，其反应活性远高于微米铝粉等［1-4］。究其原因，除了纳米铝粉的小尺寸效应和表面效应外，还和纳米铝粉的氧化铝壳层密切相关。

目前，纳米铝粉的反应机理主要有3种:(1)扩散机理。即铝和氧化剂通过扩散作用，透过不断增厚的氧化铝壳层而发生反应。Park K［5］采用扩散机理建立的模型，拟合了纳米铝粉的反应进程和Al→Al2O3的转化率曲线，拟合曲线与实测结果相吻合。Puneesh Puri［6］在对含氧化铝壳层的纳米铝粒子进行分子动力学模拟时，也观察到铝核中的Al在受热时向氧化铝壳层扩散。(2)熔化-分散机理。在快……