利用同步热分析技术,以10 K·min-1的加热速率将3种微米铝粉从室温加热至1110℃,分析获得的热重-微商热重-差热分祈曲线,并通过Satava-Sestak积分法计算得到氧化反应的动力学参数及最可几机理函数;利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)对不同阶段的氧化产物进行观察分析.结果表明,粒径越小的铝粉,越容易被氧化,其氧化程度也越深.微米铝粉的氧化过程可分为三个阶段:阶段Ⅰ,温度低于550℃,反应非常缓慢,Al颗粒表面的无定形氧化铝层缓慢生长;阶段Ⅱ,550 ～ 670℃,氧化层由无定形氧化铝向γ-Al2O3转变,新形成的y-Al2O3层不能在Al颗粒表面形成一个连续完整的外壳,裸露的Al与氧气接触,因此在阶段Ⅱ开始时,氧化速率迅速增大,当γ-Al2O3层完全覆盖Al核后,氧化速率迅速降低;阶段Ⅲ,670～1110 ℃,在内部熔融态Al受热体积膨胀及氧化铝由γ-Al2O3向α-Al2O3转变引起表面积收缩的共同作用下,颗粒表面氧化壳层产生裂缝或破碎,活性Al释放,氧化反应非常剧烈,最终生成稳定的α-Al2O3.粒径越小的Al粉,其氧化反应的表观活化能越低,反应越容易进行;3种样品的热氧化反应均符合边界控制模型函数R3∶G(α)=G(α)=1-(1-α)1/3,温度适用范围550 ～1110℃.
微米铝粉 热氧化特性 动力学 微观形貌 表观活化能