Page 194 - 《爆炸与冲击》2026年第8期

第 46 卷 纪文涛，等： 氢气/钛粉两相体系爆炸强度参数的变化规律 第 8 期

时促进钛粉与氮气之间的氧化反应。这与 XRD 的结论相互印证，符合氢气/钛粉两相体系爆炸强度的变
化规律。

2.75×10 4
4.0×10 4 Ti 2p Raw intensity 1: Ti 2p 3/2 (TiO 2 ) Ti 2p Peak Position Area Raw intensity
Peak sum 2: Ti 2p 1/2 (TiO 2 ) 2.50×10 4 1 458.34 24 066.11 Peak sum
3.5×10 4 Background 3: Ti 2p 1/2 (TiN) 3 456.02 10 284.8 Background
1 4: Ti 2p 3/2 (TiN) 2.25×10 4 5 454.69 4 548.75 1: Ti 2p 3/2 (TiO 2 )
3.0×10 4 4 2: Ti 2p 1/2 (TiO 2 )
Peak Position Area 1 3: Ti 2p 3/2 (Ti 2 O 3 )
Counts/s 2.0×10 4 1 3 458.42 51 236.3 Counts/s 2.00×10 4 4 4: Ti 2p 3/2 (Ti 3 O 5 )
4
2.5×10
1.75×10
5: Ti 2p 3/2 (TiN)
460.8 8 092.23
1.50×10
2 2
1.5×10 4 1.25×10 4 3 4
1.00×10 4 5
1.0×10 4 3
4 0.75×10 4
0.5×10 4
455.0 457.5 460.0 462.5 465.0 467.5 470.0 452 454 456 458 460 462 464 466 468 470
Binding energy/eV Binding energy/eV
3
3
(a) 600 g/m Ti dust (b) 600 g/m Ti dust with 20% H 2
图 9 爆炸产物 XPS 图谱
Fig. 9 XPS patterns of explosion products
3 结 论
3
(1) 当氢气体积分数为 0%～4% 时，粉尘浓度为 100 g/m 的钛粉爆炸压力随氢气体积分数的增大而
升高，粉尘浓度为 200～700 g/m 的钛粉爆炸压力随氢气体积分数的增大而降低；当氢气体积分数为
3
3
5%～30% 时，粉尘浓度为 100～700 g/m 的钛粉爆炸压力均随氢气体积分数的增大而先升高后降低，并
均在氢气体积分数为 29% 时达到峰值。当氢气体积分数为 0%～30% 时，粉尘浓度为 100～700 g/m 的
3
钛粉爆炸压力上升速率均随氢气体积分数的增大先降低后升高，并在氢气体积分数为 4% 时达到最小
值，在氢气体积分数为 30% 时达到峰值。
(2) 当氢气体积分数为 0%～30% 时，氢气/钛粉两相体系的最大爆炸压力随氢气体积分数的增大先
降低后升高再降低，在氢气体积分数为 4% 时降至最小值，在氢气体积分数为 29% 时达到最大值；最大
爆炸压力上升速率随氢气体积分数的增大先降低后升高，在氢气体积分数为 4% 时降至最小值，在氢气
体积分数为 30% 时达到最大值。氢气/钛粉两相体系的最大爆炸压力和最大爆炸压力上升速率均高于
纯钛粉与纯氢气，即氢气/钛粉两相体系的爆炸强度既高于纯钛粉又高于纯氢气。
(3) 在氢气与钛粉两相体系爆炸过程中，氢气将优先与氧气发生反应，消耗体系中的氧气，逐步将钛
的氧化物从高价态（TiO ）经中间态（Ti O ）转向低价态（Ti O 、TiO），即氢气的添加将加剧钛粉在爆炸过
5
3
2
2
3
程中与氧气之间的不完全反应。同时，氢气燃烧产生的高温环境，还将促进钛粉与氮气之间的氧化反
应，生成更多的 TiN。
参考文献：
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