• ISSN 1001-1455  CN 51-1148/O3
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王慧婷, 韩志跃, 余子明. 不同双金属超分子化合物抑制镁粉爆燃火焰的实验研究[J]. 爆炸与冲击. doi: 10.11883/bzycj-2025-0294
引用本文: 王慧婷, 韩志跃, 余子明. 不同双金属超分子化合物抑制镁粉爆燃火焰的实验研究[J]. 爆炸与冲击. doi: 10.11883/bzycj-2025-0294
WANG Huiting, HAN Zhiyue, YU Ziming. Experimental study on suppression of magnesium powder deflagration flame with different bimetallic supramolecular compounds[J]. Explosion And Shock Waves. doi: 10.11883/bzycj-2025-0294
Citation: WANG Huiting, HAN Zhiyue, YU Ziming. Experimental study on suppression of magnesium powder deflagration flame with different bimetallic supramolecular compounds[J]. Explosion And Shock Waves. doi: 10.11883/bzycj-2025-0294

不同双金属超分子化合物抑制镁粉爆燃火焰的实验研究

doi: 10.11883/bzycj-2025-0294
基金项目: 国家重点研发计划课题资助(2023YFC3010604);

Experimental study on suppression of magnesium powder deflagration flame with different bimetallic supramolecular compounds

  • 摘要: 镁粉作为一类常用的金属材料,在生产过程中燃爆事故频发。为寻求针对镁粉的高效抑爆剂,本文利用共沉淀法合成了6种双金属超分子化合物材料,并利用哈特曼管装置基于火焰形态和火焰传播速度对比分析了不同双金属超分子化合物材料对镁粉火焰的抑制效果,同时与传统抑爆剂碳酸氢钠进行对比。实验中将镁粉与7种抑爆剂以1:6的比例预混后在哈特曼管中点火,利用管长与火焰到达管顶的时间计算火焰传播的平均速度,并通过测量不同时刻的火焰高度计算火焰锋面的传播速度,平均速度越大、锋面传播速度越快则证明该抑爆剂的抑爆效果越差,但将7种抑爆剂分别按照这两种参数进行抑爆性能排序后发现结果并不完全一致,如MgAl-Cl对应的平均速度小于NaHCO3,而锋面最大传播速度却相反,这是因为部分抑爆剂对镁粉火焰的抑制效果较弱,导致火焰在距离管口较近的区域由于氧气充足而出现了快速传播现象,通过对平均速度与最大锋面速度的综合分析,将7种抑爆剂的抑爆效果从弱到强依次排序为:NaHCO3,MgAl-Cl,ZnCr-CO3,CaFe-Cl,MgAl-CO3,CuAl-CO3,CaFe-CO3。同时计算MgAl-Cl与MgAl-CO3、CaFe-Cl与CaFe-CO3四种双金属超分子化合物对镁粉爆燃火焰的平均速度降低百分数,分别为17.95%与27.30%、23.82%与50.76%,因而得出结论:层间阴离子为碳酸根离子的双金属超分子化合物对镁粉爆燃的抑制效果优于层间为氯离子的双金属超分子化合物。从产物的SEM、XRD,双金属超分子化合物的TG-DSC曲线等方面进行分析,发现双金属超分子化合物分解过程中通过层间水分子脱附、层板结构分解吸收热量来降低火焰温度,且分解产生的惰性气体与金属氧化物能够阻隔热量传递,抑制镁粉颗粒表面可燃性气体的挥发,而金属离子与层间阴离子则参与燃烧反应消耗自由基,阻断链式反应的继续,达到抑爆的效果。
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出版历程
  • 收稿日期:  2025-09-09
  • 网络出版日期:  2025-10-16

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