冲击载荷作用下Al/PTFE活性材料的非均相化学反应模型

为了描述铝/聚四氟乙烯(Al/PTFE)活性材料冲击反应的能量释放行为,建立了可用于计算冲击引发化学反应行为的非均相化学反应动力学模型。在准密闭反应容器中进行了活性材料的冲击释能实验,测量了活性材料在800～1 200 m/s冲击速度下的冲击反应压力和能量释放持续时间。在非均相化学反应动力学模型中,考虑反应物初始冲击温度、颗粒粒径、反应增长速率和界面间的传质过程,对Al/PTFE活性材料的反应行为和能量释放特性进行了计算。反应行为计算结果表明,在500～1 700 K初始温度区间,Al/PTFE活性材料的完全反应时间随初始温度的升高可以从s级减小至ms级。在相同初始温度下,随着金属颗粒尺寸增大,完全反应时间增加。界面化学反应对反应时间的贡献占比为50%～96%,表明界面化学反应是Al和PTFE间反应的主要控速步骤。能量释放特性的计算结果在趋势上符合实验结果,验证了非均质模型的合理性。