Page 188 - 《爆炸与冲击》2026年第9期

第 46 卷 王慧婷，等： 不同双金属超分子化合物抑制镁粉爆燃火焰的实验研究 第 9 期

t=100 ms 时，火焰到达最高处 300 mm，火焰表面分布不散不均匀，可能是由于镁粉颗粒热解汽化产生的
可燃挥发性气体分布不均匀，火焰向可燃挥发性气体质量浓度高的区域扩散 [25] ；随着燃烧的继续，在
t=120 ms 处，火焰上层逐渐破碎，并逐渐分为 2 段；在 t=140 ms 之后，可以明显观察到火焰逐渐变暗。

900 900

800 800
700 700
L/mm 600 Fracture Attenuation L/mm 600 Flameless Attenuation
500
500
400
400
300 Flameless zone 300 zone
200 200
100 100
0 0
0 20 40 60 80 100120140160180200220240260 0 20 40 60 80 100120140160180200220240260
t/ms t/ms
(a) 100 g/m 3 (b) 200 g/m 3
900
800 Flameless
700 zone
L/mm 600 Separation floating flame
Yellow
500
400
300
200
100
0
0 8 16 24 32 40 48 56 64 72 80 88 96 104
t/ms
(c) 300 g/m 3
图 7 不同质量浓度镁粉的火焰传播
Fig. 7 Flame propagation of magnesium powder with different mass concentrations

当镁粉质量浓度提高为 200 g/m 时，可以明显观察到图 7(b) 中火焰上升速度变快，火焰传播距离变
3
远。在 t=70 ms 时，火焰上层变得破碎，且上层破碎区域在 t=80 ms 时已经完全消失，这可能是由于上层
镁粉尘质量浓度较小，产生的可燃挥发性气体较少，当燃烧反应进行时,可燃气体的消耗速度远大于产生
速度 [26] ；t=140 ms 时，火焰前部到达玻璃管的顶部，颜色明显变暗，边缘为深橙色。火焰的形态也变得不
规则。同时在玻璃管的中上部出现了大面积的裂缝，这可能是因为在不规则火焰中存在许多未燃烧的
镁粉颗粒 [27] ，导致可燃挥发性气体质量浓度降低，气相燃烧面积减少。
继续增加镁粉质量浓度至 300 g/m ，可在图 7(c) 中观察到点火初期呈点状火焰，t=16 ms 时火焰逐渐
3
扩散且颜色变亮变白，可能是由于未反应颗粒的进一步催化分解和气相燃烧区域的膨胀，并逐渐占据主导地
位 [27] ；火焰在 t=32 ms 处到达玻璃管顶部，火焰颜色明亮且上部呈圆弧状；t=40 ms 时火焰下部出现明显
的分离，且火焰颜色由白色变为橙黄色，火焰形状变得不规则，可能是由于大部分镁粉已经反应完全，粉
尘质量浓度减小，镁粉颗粒周围产生的可燃性气体减少 [28] ，不足以使火焰继续传播；t=44 ms 之后，上下部
火焰完全分离，下部火焰逐渐上升并在 t=60 ms 时达到最高点，之后火焰逐渐变暗，这可能是由于火焰中
部存在少部分未参与反应的粉尘颗粒，由于重力作用下沉，在下部火焰前端高温区域吸收热量发生分
解，从而使燃烧反应得以维持；t=84 ms 之后上部火焰明显变暗，火焰形状不规则且火焰颜色变为橙黄
色，而下部火焰持续燃烧，但火焰前沿变为橙黄色，且在达到最高点之后逐渐熄灭。
2.2 不同抑爆剂对火焰形态的影响
取质量浓度为 300 g/m 的镁粉与 50 g/m 不同抑爆剂粉末预混之后在哈特曼管中进行实验。如图 8
3
3
所示，火焰形态均从开始的点状火焰以不规则形状向四周扩散为指状。在图 8(b)（加入 NaHCO ），图 8(h)
3
（加入 CaFe-CO ）中，火焰上层呈橘黄色且火焰形状不规则，说明火焰外围区域温度降低。图 8(b)（加入
3
NaHCO ）中在 t=44 ms 之后火焰中部出现明显的黑色破碎区域，图 8(c)（加入 0.18 g MgAl-Cl）中在 t =33 ms
3

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