Page 176 - 《爆炸与冲击》2025年第5期

第 45 卷 赵江平，等： 增材制造用铝及铝硅合金粉尘的爆炸特性 第 5 期

Chemical igniter
Circulating water
20 L spherical tank
Pressure
Computer sensor
Exhaust valve

Data acquisition system
Air
Powder storge box

20 L spherical test apparatus
Vacuum pump

图 2 20 L 球形爆炸实验装置
Fig. 2 20 L spherical experimental apparatus

2 实验结果与讨论

2.1 爆炸特性

2.1.1 爆炸下限
为避免过驱效应，测试爆炸下限时采用 2 kJ 能量点火头 [24] ，当爆炸超压低于 0.15 MPa 时，即认为爆
炸未发生。选取粒径和环境温度 2 个影响因素作为变量，对 Al、Al-12Si、Al-20Si 等 3 种样品的爆炸下限
进行测试。在环境温度为 15 ℃ 时，选取 3 种样品的粒径为 22、30 和 45 μm 的筛下物进行测试；当粒径
为 30 μm 时，选取环境温度为 15、30、50 ℃ 进行测试。
粒径和环境温度对爆炸下限的影响分别如图 3 和 4 所示，其中 ρ 为粉尘云质量浓度。由图 3～4 可
知，3 种样品的爆炸下限由高到低依次为 Al-20Si、Al-12Si、Al，且随着粒径的减小和环境温度的升高，爆
炸下限均呈降低趋势，粒径对爆炸下限的影响大于环境温度。当 Al-12Si 粉尘的粒度从 45 μm 降低到 22 μm
时，爆炸下限降低了 41.7%；当环境温度从 15 ℃ 上升到 50 ℃ 时，爆炸下限降低了 20.0%。

Al Al
Al-12Si Al-12Si
Al-20Si Al-20Si
150 130
160 115 140
130
120 140 100 120
120 90 105 100
100 100 100 80
80 80 ρ/(g·m −3 ) 65 80 60 ρ/(g·m −3 )
60 40
65 70 40 50 20
20 0
0 15 40 Al-20Si
45 40 Al-20Si 30 Al-12Si
30 Al-12Si Ambient temperature/℃
50 Al
22 Al
Particle size/μm
图 3 粒径对爆炸下限的影响 图 4 环境温度对爆炸下限的影响
Fig. 3 Effect of particle size Fig. 4 Effect of ambient temperature
on the lower explosive limit on the lower explosive limit

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