高氯酸鹽對(duì)Al-MnO2納米鋁熱劑熱性能及燃燒性能的影響

宋佳星，郭 濤，姚 淼，陳嘉琳，丁 文，劉曉峰

（陸軍工程大學(xué)野戰(zhàn)工程學(xué)院，江蘇 南京 210007）

1 引言

鋁熱劑作為一種傳統(tǒng)的含能材料，其反應(yīng)物通常由一種燃料單質(zhì)和氧化物組成，在發(fā)生鋁熱反應(yīng)時(shí)，放出大量的熱［1-2］。隨著納米技術(shù)的不斷發(fā)展，納米鋁熱劑能夠在更短的時(shí)間內(nèi)釋放更高的能量，因此受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注［2-4］。

納米鋁熱劑的組成中，納米級(jí)燃料單質(zhì)的選擇主要集中在納米Al 粉和納米Si 粉兩類［5-6］。由于自然資源儲(chǔ)量豐富、能量密度高等特點(diǎn)，納米Al 粉被廣泛應(yīng)用［4-5］。納米氧化劑的可選范圍則更豐富，主要包括Fe2O3、CuO、MoO3和MnO2等［5-12］。Hu［7］利用模板法制備出具有花粉狀特殊結(jié)構(gòu)的Fe2O3，并成功與納米Al 進(jìn)行復(fù)合，得到具有花粉狀結(jié)構(gòu)的納米Al/Fe2O3鋁熱劑。Kim［8］在真空和低溫條件下，將納米Al 粉直接包覆在CuO 納米線上制備得到Al/CuO-nanowire 復(fù)合物，實(shí)現(xiàn)了燃料與氧化物的直接接觸。薛艷［9-10］制備了Al/MoO3納米復(fù)合含能材料，并開(kāi)展了一系列感度實(shí)驗(yàn)。但是，上述研究缺乏對(duì)所研究的納米鋁熱劑燃燒性能的測(cè)試分析。本課題組前期研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)選用MnO2作為氧化劑時(shí)，所組成的納米鋁熱劑在更低的溫度區(qū)間內(nèi)出現(xiàn)放熱峰，表現(xiàn)出良好的反應(yīng)性能［11-12］。此外，在原有的二元組分中添加一些含能增強(qiáng)劑，可以有效提高和改善原有組分的反應(yīng)性能。SHEN［5］考慮在Al/Fe2O3體系中加入少量高熱值的硼（B）粉，得到的含能復(fù)合材料具有更低的反應(yīng)起始溫度和更高的熱值，但B 粉的燃燒產(chǎn)物流動(dòng)性差，因此，過(guò)量的B 粉反而會(huì)阻礙燃燒的持續(xù)進(jìn)行［13］。氟是氧化性最強(qiáng)的元素，有學(xué)者將含氟高聚物作為添加劑加入鋁熱劑體系中，以增強(qiáng)反應(yīng)熱值和燃燒溫度，但是，當(dāng)氟聚物加入鋁熱劑組分中時(shí)，鋁熱劑整體的流動(dòng)性變差，嚴(yán)重影響其熱量的擴(kuò)散和火焰的傳播［14-15］。高氯酸鹽作為氧化劑，易與燃料或還原劑發(fā)生氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生劇烈的燃燒，因此，已廣泛應(yīng)用于火箭推進(jìn)劑和煙火劑中。Wang［16］選用高氯酸銨（AP）作為含能添加劑，通過(guò)靜電噴霧法將納米Al 粉和納米CuO 粉組裝形成凝固的復(fù)合微米顆粒，報(bào)道了其燃燒壓力的變化。然而目前，高氯酸鹽作為添加劑對(duì)納米鋁熱劑體系熱性能、燃燒性能的影響則缺乏相關(guān)研究。

為此，本研究選用高氯酸鉀（KClO4）和高氯酸銨（NH4ClO4）作為添加劑，采用靜電噴霧法制備含高氯酸鹽的Al-MnO2納米復(fù)合含能材料，研究了高氯酸鹽的加入對(duì)樣品形貌、反應(yīng)熱性能、產(chǎn)物以及燃燒性能的影響，結(jié)合實(shí)驗(yàn)和分析結(jié)果，對(duì)兩種常見(jiàn)高氯酸鹽對(duì)Al-MnO2納米鋁熱劑體系的熱反應(yīng)過(guò)程及燃燒性能有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 試劑與儀器

納米Al 粉，上海乃歐納米科技有限公司，純度＞99.9%，平均粒徑100 nm；高錳酸鉀（KMnO4），上海凌峰化學(xué)試劑有限公司，純度＞99.5%；鹽酸（HCl），上海凌峰化學(xué)試劑有限公司，含量36.0%～38.0%；KMnO4和HCl 用于合成納米鋁熱劑中氧化劑組分二氧化錳（MnO2），合成方法為水熱反應(yīng)釜合成法［11-12］；高氯酸鉀（KClO4）和高氯酸銨（NH4ClO4），國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司，純度＞99.5%；無(wú)水乙醇，分析純，上海久億化學(xué)試劑有限公司，含量不少于99.7%；實(shí)驗(yàn)用水為自制去離子水；所有的試劑均直接使用，未做進(jìn)一步的處理。

德國(guó)NETZSCH 公司TG-DSC 型同步熱分析儀，儀器型號(hào)STA 449F3，TG 校正/測(cè)量范圍020/35000 mg，DSC 校正/測(cè)量范圍020/5000 μV，吹掃氣和保護(hù)氣均為Ar 氣，采用剛玉坩堝，溫度區(qū)間為室溫至800 ℃；FIGHT 牌超聲波清洗器，儀器型號(hào)FD-200，工作電壓220 V±10%，功率消耗35/60 W，超聲頻率43～45 KHz；德國(guó)Bruker 公司D8 Advance 型X 射線衍射儀，測(cè)量精度：角度重現(xiàn)性±0.02°，Cu 靶，測(cè)角儀半徑≥200 mm，最小步長(zhǎng)0.0001°，角度范圍（θ/2θ）為360°，絕對(duì)精度（θ/2θ）為±0.005°，單馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，最大掃描速度200°/min；日本Hitachi 公司S-4800 II 型場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡（FE-SEM），放大倍率為20～8×105，最大分辨率為1 nm，加速電壓0.5～30 kV；快速電熱絲點(diǎn)火實(shí)驗(yàn)采用自制設(shè)備，利用穩(wěn)壓直流電源對(duì)0.1 mm 的鎳鉻電熱絲進(jìn)行快速加熱，電熱絲直接作用于15 mg 的樣品粉末上；高速攝影，日本Photron 公司，設(shè)備型號(hào)為FASTCAM SA-Z，每秒拍攝20000 張照片，即每張照片之間的時(shí)間間隔為50 μs。

2.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

以KClO4-Al-MnO2納米復(fù)合含能材料為例對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行介紹。根據(jù)課題組前期研究，綜合考慮納米Al 粉的有效含量［17］，實(shí)驗(yàn)分別稱取40 mg 納米Al 粉和60 mg 納米MnO2，加入無(wú)水乙醇后利用超聲波清洗器充分超聲分散，得到Al-MnO2的分散液；稱取43 mg KClO4（KClO4在體系內(nèi)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為30%），在超聲條件下溶于去離子水中；將KClO4水溶液倒入Al-MnO2分散液中，繼續(xù)超聲并伴隨玻璃棒攪拌，確保充分分散，得到前驅(qū)體混合液。將前驅(qū)體溶液注入注射器中，在平頭金屬注射針頭與金屬箔接收板之間，加載11 kV 的直流高壓，利用注射泵將前驅(qū)體混合液緩慢推出，速度為4 mL·h-1，待靜電噴霧實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，將金屬箔接收板上的樣品干燥，收集后待測(cè)。NH4ClO4-Al-MnO2納米復(fù)合含能材料和對(duì)照組Al-MnO2納米鋁熱劑的制備方法與上述類似。

此外，為研究納米MnO2對(duì)高氯酸鹽熱分解的催化作用，分別稱取了80 mg 的KClO4和NH4ClO4，利用超聲分散法與20 mg 的納米MnO2混合后，得到KClO4-MnO2混合物和NH4ClO4-MnO2混合物。

3 結(jié)果與討論

3.1 微觀形貌分析

圖1 樣品的SEM 照片F(xiàn)ig.1 SEM images of the prepared samples

利用FE-SEM 觀察樣品的微觀形貌和組分的分布情況，如圖1 所示。圖1a 是通過(guò)水熱合成法制備的納米MnO2的微觀形貌，呈納米棒狀，棒長(zhǎng)為1～4 μm，棒徑約為100 nm，結(jié)構(gòu)特征明顯，表面平整，分散性良好，團(tuán)聚現(xiàn)象不明顯；圖1b 是Al-MnO2納米鋁熱劑的微觀形貌，其中球狀顆粒為納米Al 粉，納米棒狀結(jié)構(gòu)為MnO2，兩者能夠直接接觸且分散性良好；圖1c 是KClO4-Al-MnO2納米復(fù)合含能材料的SEM 照片，紅色方框內(nèi)為高倍率照片。由圖1c 可見(jiàn)，樣品以KClO4為基底，納米Al 粉和納米MnO2廣泛分布在其表面。圖1d 是NH4ClO4-Al-MnO2納米復(fù)合含能材料，紅色方框內(nèi)的高倍率照片。由圖1d 可見(jiàn)，納米Al 粉和納米MnO2仍以NH4ClO4為基底，均勻分布在基底表面，與KClO4-Al-MnO2樣品結(jié)構(gòu)類似。

3.2 熱性能分析

熱分析實(shí)驗(yàn)采用TG-DSC 聯(lián)用的同步熱分析方法，該方法能夠反映樣品在線性升溫條件下，材料的物理化學(xué)性質(zhì)與溫度的依賴關(guān)系，得到樣品的一系列熱量、質(zhì)量和溫度的關(guān)系曲線，如圖2 所示，升溫速率均為20 ℃·min-1。

Al-MnO2納米鋁熱劑的熱分析結(jié)果如圖2a 所示。從室溫至350 ℃時(shí)，樣品的質(zhì)量緩慢下降了約5.5%，DSC 曲線上未出現(xiàn)明顯的吸放熱信號(hào)，其主要原因是水熱法合成的MnO2中含有一定量的結(jié)合水，同時(shí)在制備Al-MnO2納米鋁熱劑樣品時(shí)，部分溶劑可能未完全蒸干，在熱分析實(shí)驗(yàn)中，隨著溫度的提高，結(jié)合水與溶劑逐漸蒸發(fā)而導(dǎo)致熱重降低［18］。在溫度區(qū)間500～600 ℃，DSC 曲線出現(xiàn)明顯的放熱信號(hào)，峰值溫度為559 ℃，對(duì)應(yīng)TG 曲線沒(méi)有明顯的質(zhì)量變化，該階段發(fā)生了Al 與MnO2之間的固相鋁熱反應(yīng)，放出熱量約為1050 J·g-1。由于納米Al 稍微過(guò)量，在660 ℃出現(xiàn)Al粉熔化的吸熱峰。

通常，過(guò)渡金屬氧化物對(duì)高氯酸鹽的熱分解會(huì)有一定的催化作用，且不同種類、不同結(jié)構(gòu)的過(guò)渡金屬氧化物的催化效果也存在一定的差異［19-21］。因此，在研究KClO4-Al-MnO2納米復(fù)合含能材料熱性能之前，先對(duì)納米MnO2對(duì)KClO4熱分能性能的催化作用進(jìn)行測(cè)試，如圖2b 所示。KClO4在306 ℃因熔化吸熱，DSC曲線呈現(xiàn)出尖銳的吸熱峰，除了MnO2中結(jié)合水的蒸發(fā)，質(zhì)量沒(méi)有顯著的變化。當(dāng)溫度升高至500 ℃以上，DSC 曲線出現(xiàn)兩個(gè)信號(hào)，一個(gè)小的吸熱峰和緊隨其后的放熱峰，峰值溫度分別為510oC 和513oC。此時(shí)，KClO4發(fā)生熱分解反應(yīng)，先吸熱后放熱，熱分解反應(yīng)放出O2導(dǎo)致質(zhì)量快速降低，放熱量約為137 J·g-1。

圖2 樣品的TG-DSC 曲線Fig.2 The TG-DSC curves of the involved samples

在此基礎(chǔ)上，研究了KClO4-Al-MnO2納米復(fù)合含能材料的熱性能，如圖2c 所示。因?yàn)镵ClO4熔化，在306 ℃附近DSC 曲線上出現(xiàn)吸熱峰；進(jìn)而在509 ℃附近，由于KClO4分解出現(xiàn)了一個(gè)微弱的放熱峰。緊接著在530～620 ℃區(qū)間內(nèi)，出現(xiàn)明顯的放熱峰，峰值溫度為580oC，根據(jù)圖2a 可知，這是由于Al-MnO2之間的鋁熱反應(yīng)，放熱量約為973 J·g-1。從TG-DSC 實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，KClO4在Al-MnO2鋁熱反應(yīng)之前先發(fā)生熱分解反應(yīng)，此外，鋁熱反應(yīng)發(fā)生的溫度推遲了約21oC，這可能是因?yàn)镵ClO4的引入，使體系中Al-MnO2的相對(duì)含量降低所導(dǎo)致的。

同理，納米MnO2對(duì)NH4ClO4熱分解性能催化作用的結(jié)果如圖2d 所示。對(duì)于純NH4ClO4，其熱分解過(guò)程可以劃分為三個(gè)階段：第一階段在245 ℃附近，發(fā)生固體的晶型轉(zhuǎn)變，吸收熱量；第二階段在305oC 附近，NH4ClO4發(fā)生熱分解反應(yīng)，放出熱量，低溫放熱階段；第三階段在380oC，即NH4ClO 發(fā)生進(jìn)一步熱分解反應(yīng)，放出熱量，為高溫放熱階段［19-20］。由圖2d 可見(jiàn)，MnO2對(duì)NH4ClO4具有顯著的催化作用，在245 ℃附近，NH4ClO4發(fā)生固相晶型轉(zhuǎn)換后，隨即發(fā)生熱分解反應(yīng)，峰值溫度為270oC，放出大量的熱量，沒(méi)有出現(xiàn)低溫放熱階段和高溫放熱階段，并伴隨質(zhì)量快速下降，幾乎所有的NH4ClO4在此階段分解為氣態(tài)產(chǎn)物。

NH4ClO4-Al-MnO2熱性能結(jié)果如圖2e 所示。NH4ClO4在245 ℃附近出現(xiàn)微弱的吸熱信號(hào)后出現(xiàn)放熱峰，放出熱量，約為513 J·g-1，伴隨質(zhì)量的快速下降。結(jié)合圖2a 和圖2c，在510～620 ℃區(qū)間內(nèi)，出現(xiàn)Al-MnO2之間鋁熱反應(yīng)的放熱峰，放熱量約為993 J·g-1。在660 ℃出現(xiàn)Al 粉的熔化吸熱峰。此外，鋁熱反應(yīng)放熱峰出現(xiàn)的溫度延遲了約31 ℃。

由圖2c 和圖2e 可見(jiàn)，兩種高氯酸鹽均在鋁熱反應(yīng)發(fā)生前完成了熱分解反應(yīng)，且高氯酸鹽的引入將導(dǎo)致鋁熱反應(yīng)延遲發(fā)生，這跟體系中鋁熱劑的相對(duì)含量降低有關(guān)。

3.3 產(chǎn)物分析

為進(jìn)一步認(rèn)識(shí)樣品熱反應(yīng)的過(guò)程，收集坩堝中殘留的反應(yīng)產(chǎn)物，利用XRD 分析其物相組成，如圖3 所示。Al-MnO2納米鋁熱劑的產(chǎn)物主要是Mn3O4和MnO，同時(shí)Al 粉和MnO2中的O 元素反應(yīng)生成Al2O3，對(duì)應(yīng)的反應(yīng)歷程為Al 與MnO2反應(yīng)，主要生成Mn3O4和部分MnO，一部分O 元素從MnO2轉(zhuǎn)移到Al 上，與Al 反應(yīng)生成Al2O3。對(duì)于KClO4-Al-MnO2納米復(fù)合含能材料，產(chǎn)物主要是Mn3O4，沒(méi)有MnO 的特征峰，另外還部分檢測(cè)出了KCl 和Al2O3的衍射峰，結(jié)合圖2b和圖2c，對(duì)應(yīng)的反應(yīng)歷程是隨著溫度提高，KClO4在MnO2的 催 化 作 用 下，熱 分 解 生 成KCl，進(jìn) 而，Al 與MnO2發(fā)生鋁熱反應(yīng)，主要生成Mn3O4，O 元素與Al 結(jié)合生成Al2O3。而對(duì)于NH4ClO4-Al-MnO2納米復(fù)合含能材料，產(chǎn)物則主要是MnO 的特征峰，沒(méi)有Mn3O4，以及Al2Mn3合金和Al2O3，結(jié)合圖2d 和圖2e，對(duì)應(yīng)的反應(yīng)歷程是隨著溫度提高，NH4ClO4在MnO2催化作用下發(fā)生熱分解，產(chǎn)生大量氣體產(chǎn)物，剩下的Al 與MnO2發(fā) 生 鋁 熱 反 應(yīng)，主 要 生 成MnO 和Al2Mn3，O 元素與Al 結(jié)合生成Al2O3。另外，由于配方中Al 粉適當(dāng)過(guò)量，因此，產(chǎn)物中都能夠檢測(cè)到Al 的特征峰。當(dāng)KClO4加入到Al-MnO2體系中時(shí)，從產(chǎn)物分析的結(jié)果來(lái)看，產(chǎn)物主要是Mn3O4，會(huì)降低MnO2中O 元素的利用率，而NH4ClO4則正好相反，當(dāng)NH4ClO4加入到Al-MnO2體系中時(shí)，產(chǎn)物主要是MnO，同時(shí)出現(xiàn)Al2Mn3。NH4ClO4熱分解反應(yīng)更加劇烈，氣體產(chǎn)物量更多，有助于鋁熱劑組分的進(jìn)一步分散和鋁熱反應(yīng)的充分發(fā)生，提高鋁熱劑組分中氧化劑的利用效率。

圖3 樣品熱分析產(chǎn)物的XRD 結(jié)果Fig.3 The XRD results of the decomposition condensed products from TG-DSC experiments

3.4 活化能

為研究高氯酸鹽對(duì)樣品鋁熱反應(yīng)熱動(dòng)力學(xué)的影響，開(kāi)展多重升溫速率的同步熱分析實(shí)驗(yàn)。根據(jù)Kissinger 法［22-23］的原理，統(tǒng)計(jì)不同升溫速率下樣品發(fā)生鋁熱反應(yīng)的峰值溫度，并進(jìn)行線性擬合，進(jìn)而計(jì)算得到鋁熱反應(yīng)的活化能。由表1 和圖4 可見(jiàn)，高氯酸鹽的引入，可以有效降低Al-MnO2納米鋁熱劑體系中鋁熱反應(yīng)的活化能，KClO4可以使活化能降低39.1%，NH4ClO4可以使活化能降低35.8%。主要能量來(lái)自鋁熱反應(yīng)，因此使鋁熱反應(yīng)的活化能降低，可以有助于提高鋁熱反應(yīng)的反應(yīng)速率，提高能量的釋放速率，有效地促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行。

結(jié)合圖1 和圖2 可知，隨著溫度的提高，高氯酸鹽基底在MnO2的催化作用下發(fā)生快速的熱分解反應(yīng)。熱分解反應(yīng)放出一定熱量并釋放氣體，而分布在其表面的納米鋁熱劑組分將被進(jìn)一步分散，有助于降低鋁熱反應(yīng)的活化能。

表1 鋁熱反應(yīng)在不同升溫速率時(shí)的峰值溫度及動(dòng)力學(xué)參數(shù)Table 1 The peak temperatures and kinetics parameters of thermite reactions at different heating rates

圖4 樣品發(fā)生鋁熱反應(yīng)峰值溫度點(diǎn)的線性擬合結(jié)果Fig.4 The linear fitting results of thermite reaction peak temperature for each sample

3.5 燃燒性能

點(diǎn)火和燃燒過(guò)程如圖5 所示，以第一張記錄到點(diǎn)火的照片為起始時(shí)刻，記為0 μs。圖5a 是Al-MnO2納米鋁熱劑，樣品點(diǎn)燃后，火焰?zhèn)鞑ポ^快，在1 ms 時(shí)達(dá)到最大，火光明亮，充滿了整個(gè)照片，然后火焰逐漸消退，消退速度較慢，在7 ms 時(shí)依舊明顯地燃燒，并伴隨一部分飛濺的火星。當(dāng)加入KClO4時(shí)，如圖5b 所示，KClO4-Al-MnO2納米復(fù)合含能材料樣品被點(diǎn)燃后迅速擴(kuò)散，并在200 μs 時(shí)達(dá)到最大值，燃速顯著提升，但是火光較弱，只占滿了大約1/3 的照片，且不如Al-MnO2納米鋁熱劑的火光明亮，火焰衰退速度較快，在7 ms時(shí)已經(jīng)燃燒殆盡。而對(duì)于NH4ClO4-Al-MnO2納米復(fù)合含能材料的燃燒，如圖5c 所示，同樣在200 μs 時(shí)達(dá)到最大值，燃速有顯著的提升，火光有一定程度的衰減，但是明顯強(qiáng)于KClO4-Al-MnO2納米復(fù)合含能材料，火焰衰退速度最快，在3 ms 時(shí)就已經(jīng)燃燒殆盡。

圖5 樣品點(diǎn)火與燃燒的高速攝影照片F(xiàn)ig.5 Photos of ignition and combustion process recorded by a high-speed camera

高氯酸鹽的引入，將在一定程度上降低Al-MnO2納米鋁熱劑燃燒時(shí)火光的明亮程度，但是對(duì)于材料的燃燒速度有顯著提升，結(jié)合表1 和圖5 的結(jié)果，這可能與活化能降低有關(guān)，KClO4和NH4ClO4都能夠有效降低鋁熱反應(yīng)的活化能，可以有效提高化學(xué)反應(yīng)的速率。由圖5b 和圖5c 可見(jiàn)，雖然KClO4能夠降低更多的活化能，但是在宏觀表現(xiàn)上，卻是NH4ClO4對(duì)Al-MnO2納米鋁熱劑燃速的提升更明顯。結(jié)合圖2 的結(jié)果，NH4ClO4在熱分解時(shí)釋放的熱量更多，有助于后續(xù)鋁熱反應(yīng)的發(fā)生，同時(shí)根據(jù)圖3 產(chǎn)物的分析結(jié)果，當(dāng)NH4ClO4作為添加劑引入到Al-MnO2納米鋁熱劑中時(shí)，產(chǎn)物中殘留的主要是MnO 而不是Mn3O4，說(shuō)明可以提高原先氧化劑MnO2中O 元素的利用率。然而，高氯酸鹽對(duì)體系燃燒時(shí)火焰的大小和明亮程度沒(méi)有幫助，這和熱分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致，高氯酸鹽不直接參與鋁熱反應(yīng)，因此，相同質(zhì)量的含能材料，因?yàn)楦呗人猁}的存在，將降低材料中Al-MnO2組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

4 結(jié)論

通過(guò)靜電噴霧實(shí)驗(yàn)分別得到Al-MnO2納米鋁熱劑、KClO4-Al-MnO2和NH4ClO4-Al-MnO2納米復(fù)合含能材料，通過(guò)測(cè)試表征和點(diǎn)火實(shí)驗(yàn)，對(duì)比研究了高氯酸鹽的引入對(duì)Al-MnO2納米鋁熱劑體系的熱性能、動(dòng)力學(xué)和燃燒性能的影響，主要結(jié)論如下：

（1）利用靜電噴霧法制備的樣品，分散性良好。KClO4-Al-MnO2和NH4ClO4-Al-MnO2納米復(fù)合含能材料的微觀結(jié)構(gòu)主要是以高氯酸鹽為基底，納米Al 粉和MnO2均勻分布在高氯酸鹽基底上；

（2）TG-DSC 同步熱分析實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)高氯酸鹽在鋁熱反應(yīng)發(fā)生之前，發(fā)生分解放熱反應(yīng)；由于KClO4和NH4ClO4的引入，會(huì)相應(yīng)地降低體系中鋁熱劑的含量，使得鋁熱反應(yīng)的峰值溫度分別推遲了21 ℃和31 ℃；

（3）KClO4-Al-MnO2的 產(chǎn) 物 主 要 是Mn3O4，而NH4ClO4-Al-MnO2的 產(chǎn) 物 主 要 是 MnO，說(shuō) 明NH4ClO4的引入有助于氧化劑中O 元素的利用；利用Kissinger 法計(jì)算鋁熱反應(yīng)活化能，KClO4和NH4ClO4使反應(yīng)活化能分別降低了39.1%和35.8%；

（4）在點(diǎn)火實(shí)驗(yàn)中，高氯酸鹽的引入可顯著提高體系的燃燒速度，有助于提高反應(yīng)速率；在200 μs 時(shí)，燃燒產(chǎn)生的火焰達(dá)到最大，但同時(shí)高氯酸鹽的引入也將影響體系整體燃燒時(shí)火焰的大小和明亮程度。