Page 196 - 《爆炸与冲击》2025年第9期

第 45 卷 黄钰雄，等： 硬脂酸包覆铝粉爆炸火焰传播机理研究 第 9 期

Al (s)
Unburned zone SA Combustible premixed gas

C 2 H 4
C 2 H 5
C 2 H 3 + Air
Al (s)
Preheating zone SA decomposition oxidation of Al Gas phase combustion
SA melts
Al (s)
Al (s)
Al (s)
Preliminary
Al O
Surface
2 3 oxidation of Al
Combustion Al O 3 Direction of flame propagation
2
enhancement Al (l) Al melts Al (s)
Combustion zone Weaken Rupture of
Al flame
oxide film
SA flame
c>500 g/m 3 Enhance
Burned zone Combustion residue Promote

图 16 SA@Al 粉尘云火焰传播机理物理模型
Fig. 16 Physical model for flame propagation of SA@Al dust cloud
3 结 论

采用溶剂蒸发法制备了壳-核结构的 SA@Al，探究了其爆炸火焰的发展演化过程及爆炸燃烧机理，
并对 SA@Al 粉尘云爆炸火焰传播特性及爆炸反应动力学开展了一系列研究，得到以下主要结论。
3
(1) 粉尘浓度为 500 g/m 时，SA@Al 粉尘云火焰传播最快，爆炸破坏性最强，硬脂酸包覆层的存在促
进了 Al 爆炸火焰的传播，使其在更低的粉尘浓度下达到了最佳的火焰传播效果。
(2) 在研究范围内，10% SA@Al 爆炸火焰的平均传播速度最大，爆炸火焰的传播效果最佳，对其进行
爆炸反应动力学分析，发现粉尘浓度为 500 g/m 时，爆炸平衡温度最高。
3
(3) SA@Al 火焰传播机制类似于预混气相燃烧耦合铝粒子的扩散燃烧。硬脂酸包覆层的燃烧加快
了铝核的熔化及爆炸反应进程，使燃烧反应得以强化，但粉尘浓度过高又会对反应产生削弱作用，在此
基础上提出了粉尘浓度影响下的 SA@Al 爆炸火焰传播物理模型。

参考文献：
[1] LIANG L, GUO X D, LIAO X, et al. Improve the interfacial adhesion, corrosion resistance and combustion properties of
aluminum powder by modification of nickel and dopamine [J]. Applied Surface Science, 2020, 508: 144790. DOI: 10.1016/
j.apsusc.2019.144790.
[2] 尚方静, 王文先, 杨涛, 等. 镍包覆氧化铝增强铁基复合材料的界面行为及其耐磨性 [J]. 稀有金属材料与工程, 2022,
51(2): 422–428. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20200982.
SHANG F J, WANG W X, YANG T, et al. Interaction mechanism and wear resistance of Ni-encapsulated Al 2 O 3 particles
reinforced iron matrix composites [J]. Rare Metal Materials and Engineering, 2022, 51(2): 422–428. DOI: 10.12442/j.issn.
1002-185X.20200982.
[3] SUN J, PANTOYA M L, SIMON S L. Dependence of size and size distribution on reactivity of aluminum nanoparticles in
reactions with oxygen and MoO 3 [J]. Thermochimica Acta, 2006, 444(2): 117–127. DOI: 10.1016/j.tca.2006.03.001.
[4] GROMOV A A, FÖRTER-BARTH U, TEIPEL U. Aluminum nanopowders produced by electrical explosion of wires and

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