[发明专利]爆炸烧结工艺制备纳米铝管的装置及方法

权利要求书

1.一种爆炸烧结工艺制备纳米铝管的装置，该装置包括上端堵头(4)、包套(6)、打击管(5)、外套管(9)、泄压片(10)和基座(12)；上端堵头(4)、包套(6)、打击管(5)、中心轴(7)和基座(12)相互紧密配合，形成圆环柱状的密闭容器，包套(6)和打击管(5)之间存在间隙，外套管(9)和打击管(5)之间的间隙用来盛装炸药，外套管顶部中心位置固定传爆药柱(2)和雷管(1)，其特征在于，上端堵头(4)的顶端设置为传爆过程中用于稳压的锥形结构，该装置的基座(12)上设有泄压结构，其中，基座(12)的顶部对应包套(6)与中心轴(7)形成的环形区域(8)位置设有用于压缩粉末中气体的圆环形凹槽，且基座(12)顶部依次设有泄压片(10)、垫片(11)；此外，上端堵头(4)中心的下方和基座(12)中心的上方设有用于固定中心轴(7)的凹槽。

2.根据权利要求1所述的爆炸烧结工艺制备纳米铝管的装置，其特征在于，所述的上端堵头(4)由一个圆锥和两个圆柱体构成，分别为直径×高尺寸为：60×30mm的圆锥，直径×高尺寸为：56×10mm及直径×高尺寸为：41×10mm的圆柱体；堵头下端开圆柱形孔，直径×高尺寸为：10×10mm。

3.根据权利要求1所述的爆炸烧结工艺制备纳米铝管的装置，其特征在于，包套(6)的外径×厚度×高尺寸为：45×2×160mm；打击管(5)的外径×厚度×高尺寸为：60×2×180mm；外套管(9)的外径×厚度×高尺寸为：100×1.5×230mm。

4.根据权利要求1所述的爆炸烧结工艺制备纳米铝管的装置，其特征在于，泄压片(10)的外径×内径×厚度尺寸为：41×10×0.2mm；开孔垫片(11)的外径×内径×厚度尺寸为：41×10×1mm，垫片上有4个等距对称的圆孔，圆孔的圆心距装置轴心距离为12.75mm，圆孔直径1mm；基座(12)由两个圆柱体构成，直径×高尺寸为：41×10mm及直径×高尺寸为56×10mm；基座(12)中的圆环形凹槽的外径×内径×高尺寸为：31×20×12mm。

5.根据权利要求1所述的爆炸烧结工艺制备纳米铝管的装置，其特征在于，所述的包套(6)、打击管(5)、上端堵头(4)及基座(12)采用45#钢，所述的中心轴(7)采用镁棒，所述的外套管(9)采用PVC工程塑料。

6.一种基于权利要求1-5所述装置的纳米铝管爆炸烧结方法，其特征在于，所述的纳米铝粉烧结方法的步骤具体如下：

(a)组装好包套(6)、打击管(5)、中心轴(7)和基座(12)，与纳米铝粉及上端堵头(4)一起放入充满保护气氛的密闭手套箱内；

(b)在包套(6)和中心轴(7)之间的环形柱状空间内均匀加入纳米铝粉并压实，铝粉填装密实度达到40％-60％，并盖上上端堵头(4)；

(c)从手套箱内取出爆炸烧结装置；

(d)将爆炸烧结装置与外套管(9)组装，并在外套管(9)管内加入低爆速炸药(3)；

(e)启动雷管(1)触发传爆药柱(2)起爆低爆速炸药(3)，打击管(5)在爆炸力作用下打击包套(6)，压实纳米铝粉，获得纳米铝管；

(f)切割打击管(5)和包套(6)，并取出镁棒，获得所需的纳米铝管。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(d)中，所述的低爆速炸药(3)为粉状铵梯炸药，所述的粉状铵梯炸药的装药密度为0.9g/cm³。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的粉状铵梯炸药的粒径在1～2μm之间。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的纳米铝粉的尺寸在60～140nm之间。

10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的手套箱内的保护气氛为氩气。