Page 180 - 《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

1 200 1 200 1 200 1 200

T p T p
t m t m
1 000 t m =5.69×10 −7 ρ 3 −3.17×10 −4 ρ 2 +0.269ρ+209.7 1 000 1 000 t m =4.9×10 −6 ρ 3 −6.94×10 −3 ρ 2 +2.1ρ+609 1 000
T p =−6.65×10 −7 ρ 3 +1.12×10 −3 ρ 2 −0.97ρ+1 075 T p =−3.08×10 −6 ρ 3 +5.22×10 −3 ρ 2 −2.34ρ+808.2
800 800 800 800
T p /℃ t m /ms T p /℃ t m /ms
600 600 600 600
400 400 400 400

200 200 200 200
300 400 500 600 700 800 900 300 400 500 600 700 800 900
ρ/(g·m ) ρ/(g·m )
−3
−3
(a) Al (b) Al-12Si
1 200 1 200
T p
t m
1 000 t m =8.16×10 −7 ρ 3 −1.25×10 −3 ρ 2 +0.056ρ+999.8 1 000
T p =1.90×10 −6 ρ 3 +3.04×10 −3 ρ 2 −1.84ρ+115.2
800 800
T p /℃ t m /ms
600 600

400 400

200 200
300 400 500 600 700 800 900
ρ/(g·m )
−3
(c) Al-20Si
图 12 质量浓度对爆炸峰值温度及到达峰值温度时间的影响
Fig. 12 Effect of mass concentration on the peak explosion flame temperature
and time to reach the peak flame temperature
2.2 爆炸机理分析

利用同步热分析仪测试的数据绘制热重-导 115
数热重-差示扫描量热法（TG-DTG-DSC）曲线， 110 Al-20Si
Al-12Si
TG/% 105
分析 种样品在空气氛围下的氧化行为，温度范 Al
3
围为 30～1 200 ℃，升温速率为 20 ℃/min，结果
100
如图 13 所示。结果表明，3 种样品的氧化可分 0.08
为 3 个阶段。第 1 阶段在 540 ℃ 之前，为缓慢氧 0.04
化阶段，样品质量增长不明显。这是因为，在常 DTG/(%·min −1 ) 0
规存放的铝合金表面都有天然的无定型氧化铝 −0.04
保护层，可防止其继续氧化；第 2 阶段在 580 ℃ 6
左右，为快速氧化阶段，在此阶段出现了一个吸 DSC/(mW·mg −1 ) 0
热峰，这是由于铝及铝硅合金核心熔化，吸收大 −6
量热量，氧化速率也随之增大；第 3 阶段为熔融 −12
0 200 400 600 800 1 000 1 200
氧化阶段，温度位于 640～1 100 ℃ 之间，该阶段
Temperature/℃
样品剧烈燃烧，放出大量热，质量也急剧增加。
图 13 3 种样品的 TG-DTG-DSC 曲线
由图 13 可知，随着硅含量的增加，第 3 阶段的起
Fig. 13 TG-DTG-DSC curves of three samples
始温度小幅降低，但放热量明显减少，DTG 峰值
减小，说明样品的氧化速率减小，燃烧剧烈程度降低，进而影响了爆炸剧烈程度，与爆炸实验结果相符。

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