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纳米铝粉具有燃烧速率快、燃烧效率高,燃烧完全和燃烧过程无团聚、集块等优点,作为固体推进剂的金属添加剂时,可显著提高其比冲、降低压强指数和特征信号。然而纳米铝粉由于具有大的比表面积和高的比表面能,极易发生氧化甚至出现自燃现象,从而极大限制了纳米铝粉在固体推荐剂中的应用。本论文提出一种纳米铝粉的表面氮化方案,即在纳米铝粉表面包覆一层氮化铝,进而防止纳米铝粉被进一步氧化。首先基于升温速率为5℃/min、7℃/min、8℃/min、9℃/min的纳米铝粉同步热重-差示扫描量热法(TG-DSC)数据,分别采用5种积分法(Ordinary-Integral,Mac Callum-Tanner,Satava-Setak,Agrawal,Flynn-Wall-Ozawa)和一种微分法(Kissinger)对纳米铝粉的氮化反应进行了动力学研究。结果表明纳米铝粉氮化反应的表观活化能和指前因子分别为111.74 k J?mol-1和103.46 s-1;纳米铝粉氮化反应的最可机理函数为n=3/2的Mampel Power法则,积分式为G(a)(28)a3/2,相应的微分式为,相应的动力学方程:基于自悬浮定向流法,采用离线氮化和在线氮化方法,在上述氮化动力学分析的基础上进行了纳米铝粉的表面氮化研究。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)等手段来分析氮化前/后的纳米铝粉的物相、形貌和结构。结果表明氮化前的纳米铝粉成球形;氮化后的颗粒呈现出明显的核壳结构,壳层厚度约6~7nm,颗粒的大小、球形度与氮化前基本一致。氮化温度、保温时间和添加剂是纳米铝粉的离线氮化的重要影响因素,在管式炉中进行离线氮化时,当温度达到550℃,保温时间为30分钟时,出现氮化铝的衍射峰;而在相同条件下,加入质量分数为10wt%、20wt%、50wt%的NH4Cl时,XRD中没有出现氮化铝的衍射峰;在真空手套箱里进行离线氮化时,尽管氮化条件与在管式炉中相同,但是所获得的结果却不同;影响在线氮化的重要因素有氩气和高纯氮气的气体流量和走丝速率,在高纯氮气与高纯氩气的流量比为5:2,走丝速率为90Hz条件下,XRD中没有出现氮化铝的衍射峰,而通过对XPS测试结果的分析得到,在线氮化后的纳米铝粉表层氮化铝、氧化铝及单质铝的摩尔比为8.72:61.08:30.2。