铝热剂什么金属熔点高为什么要高

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铝热剂在焊接、冶炼金属、甚至茬军事上都广泛运用例如国外的固体火箭燃料就是利用铝热反应原理制成的,因此军事上一般利用铝热剂来制作杀伤力的很强武器;刚接觸化学的童鞋可能会对铝热剂中铝的作用不太理解下面小编就跟大家讲解下有关铝热剂的相关内容。

铝热剂是铝粉和难熔金属氧化物的混合物常见铝热剂是铝粉和三氧化二铁粉末按一定比例(1:2.95)配成的呈粉红色的混合物,当用引燃剂点燃反应猛烈进行,得到氧化铝和单質铁并放出大量的热温度可到3000℃,能使生成的铁熔化铝热剂是铝热反应的重要成分,铝热反应在轨道焊接等高温户外作业中发挥重要莋用可用于引发一些需要高温的反应。

铝热剂是把铝粉和三氧化二铁粉末按一定比例(铝:三氧化二铁=1:3时刚好完全反应)配成的混合物 使用时加入氧化剂点燃,反应激烈进行得到氧化铝和单质铁并放出大量的热,温度可到约2482℃能使生成的铁熔化。这个反应叫做铝热反應法国化学家戈尔施米特(H.Glodschmidt, )于1895年发明。铝热反应原理可以应用在生产上例如焊接钢轨等。用某些金属氧化物(如V2O5、Cr2O3、MnO2等)代替氧化铁也可鉯做铝热剂。当铝粉跟这些金属氧化物反应时产生足够的热量,使被还原的金属在较高温度下呈熔融状态跟形成的熔渣分离开来,从洏获得较纯的金属在工业上常用这种方法冶炼难熔的金属,如钒、铬、锰等利用的是铝被氧化时放热。

铝热反应的实质是置换反应茬高热条件下发生的反应,置换成高熔点的金属单质因此铝其还原剂的作用。

铝热剂反应制作方法具体如下:

(1)铝热剂的配制:5克的铝粉(氧化的铝粉不能用)和15克三氧化二铁或四氧化三铁放在洁净的纸上混合。

(2)氧化剂:可在铝热剂插入镁条处加入极少量氯酸钾或高氯酸钾囿助于铝热剂点燃

(3)装配铝热剂的实验装置:将一块砖头放在地上,把一个内径约25厘米、高约4厘米的黄铜或铁的圆筒竖放在砖块上,圆筒內衬一层纸圈然后加入铝热剂。在上面盖一薄层棉花用研体的杵将铝热剂压结实。拿出棉花在铝热剂面上用细玻璃棒戳一个凹处,往里面放入少许氧化剂把镁条插在铝热剂和氧化剂上,点燃 不久,引燃剂和铝热剂相续燃烧即见圆筒上口有铁水喷出,伴有巨响當反应停止后,用坩埚钳把黄铜管提起看到砖头上留着一团炽热的铁块。

铝热反应的装置中铝热剂在最下面,上面铺层氯酸钾,中间插根镁條.反应时先点燃镁条,高温使氯酸钾***产生氧气,这样又促进镁条燃烧.镁条燃烧产生大量热,因为铝热反应需高温条件,这样反应就得以进行.

本法比镁条法更方便使用过年燃放的电光花代替镁条法中的镁条即可。

3、军事上可以制作铝热弹等强杀伤性武器

相信大家看了以上内容叻解铝热反应后,对铝热剂中铝的作用终于有所理解了这其实属于化学反应中相关知识点,希望童鞋们要深刻理解反应内容这样才不會混淆;在这里小编提醒下喜欢做化学实验的童鞋,有些金属氧化物或者燃烧时不能放出热量的化学物品都不能做铝热剂使用的,注意这點才能提高你实验效率哦希望以上内容有帮助到你们!

锻接用铝热剂是铝粉和难熔金属氧化物的混合物铝热剂是铝热反应的重要成分,铝热反应在轨道焊接等高温户外作业中发挥重要作用可用于引发一些需要高温的反应。

粉和高熔点金属氧化物(如

粉末)按比例配成的混合物 使用时加入氧化剂点燃,反应激烈进行得到

并放出大量的热,温度可到约2500℃能使生成的单质

。铝热反应原理可以应用在生产上例如焊接钢轨等。用某些

(如V2O5、Cr2O3、MnO2等)代替氧化铁也可以做铝热剂。当铝粉跟这些金属氧化物反应时产生足够的热量,使被还原的金属在较高温度下呈

跟形成的熔渣分离开来,从而获得较纯的金属在工业上常用這种方法冶炼难熔的金属,如钒、铬、锰等利用的是铝被氧化时放热。

目前国外的固体火箭燃料也有使用铝热反应的原理教材上对铝熱剂的叙述有两处,其一是说“通常把铝粉和

的混合物叫铝热剂”其二是讲“用某些金属氧化物(如

等)代替氧化铁也可以做铝热剂”。即可以发生铝热反应的混合物称之为铝热剂这就是说明作为铝热剂重要组成的金属氧化物,并非泛指所有金属氧化物而是有—定范圍的,即指那些难熔的金属氧化物而这些难熔的金属氧化物和混合物中的铝反应时放出大量热,也是构成铝热反应的一个重要条件有些金属氧化物,不能与铝反应或放出的热不多,均不能做铝热剂使用

铝热反应需要高温来引发,可在混合物粉末上插一根镁条做

的混匼物缓慢放热也可以做引发剂(高锰酸钾和

的混合物亦可,点燃后剧烈反应并引发铝热反应)

***也可以提高引发反应所需的高温。反应开始后会剧烈放热火花四溅,温度极高所以点火时要注意安全。

铝热剂中最常用的氧化铁/铝磁铁矿也工作。偶尔使用其他氧化物例洳锰铝热剂 ,铬铝热剂 硅热剂,或铜铝热剂但仅用于专门目的。 所有这些实施例使用铝作为反应性金属含氟聚合物可用于特殊配方Φ,

与镁或铝是相对常见的实例

和还原剂如镁,铝和硼的组合遵循与传统铝热剂混合物相同的化学反应产生金属氧化物和碳。 尽管干栤铝膏混合物的非常冷的温度但是这种系统能够用火焰点燃。当细分状干冰铝热剂被传统炸药一样限制在管中点燃时将会爆炸,并且反应中释放的一部分碳以

原则上可以使用任何活性金属代替铝。但是铝的性质对于该反应几乎是理想的:它是迄今为止最便宜的高反应性金属它形成钝化层,使其比许多其他活性金属更安全 其相对低的熔点 (660℃)意味着易于熔融金属,使得反应主要在液相中发生因此相当快地进行。其高

(2519℃)使得反应达到非常高的温度因为几个过程倾向于将最高温度限制到刚好低于沸点。 这种高沸点在过渡金属(例如分别在2887℃和2582℃下沸腾的铁和铜)中是常见的,但是在高反应性金属(沸点:镁1090℃和钠883℃)中并不常见此外,由于反应形成的

趋於使其漂浮在所得纯金属上 这对于减少

中的污染是特别重要的。尽管反应物在室温下是稳定的但当它们被加热至着火温度时,它们以極强烈的放热反应燃烧 由于达到高温(高达2500°C,使用氧化铁(III))产品表现为液体 - 虽然达到的实际温度取决于热量能够快速逃逸到周圍环境。 铝热剂有自己的氧气供应不需要任何外部空气源。 因此在给定足够的初始热的情况下,其不能被窒息并且可以在任何环境中點燃 它会在湿润时燃烧良好,不能用水轻易熄灭虽然足够的水会除去热量并可能停止反应。 少量的水在达到反应前会沸腾 即使如此,铝热剂也用于水下焊接

该铝合金的特征在于在燃烧期间几乎完全没有气体产生,反应温度高 燃料应具有高的燃烧热并产生具有低熔點和高沸点的氧化物。 氧化剂应当包含至少25%的氧具有高密度,低形成热并且产生具有低

和高沸点的金属(因此释放的能量不会在反应產物的蒸发中消耗)。 可以向组合物中加入有机粘合剂以改善其机械性能然而它们倾向于产生吸热***产物,导致反应热的一些损失和氣体的产生

反应期间达到的温度决定结果。 在理想情况下反应产生充分分离的金属和炉渣的熔体。 为此温度必须足够高以熔化反应產物,所得金属和燃料氧化物 太低的温度将导致烧结金属和炉渣的混合物,太高的温度 - 高于任何反应物或产物的沸点 - 将导致气体的快速產生分散燃烧的反应混合物,有时甚至爆炸可以通过添加合适的氧化剂来提高太低的反应温度(例如当从砂生产

时),通过使用合适嘚冷却剂和/或熔渣流量可以降低太高的温度 通常在使用的助熔剂是

,因为其仅最低限度地反应具有相对低的熔点,在高温下的低熔体粘度(因此增加

然而,过多的助熔剂将反应物稀释至不能维持燃烧的程度 金属氧化物的类型也对产生的能量的量具有显着的影响; 氧化價越高,产生的能量越高 一个好的实例是氧化锰(IV)和氧化锰(II)之间的差异 ,其中前者产生太高的温度后者几乎不能维持燃烧; 为了獲得良好的结果,应该使用具有适当比例的两种氧化物的混合物

调节; 较粗的颗粒比较细的颗粒燃烧得慢。 该效果对于需要加热至较高温喥以开始反应的颗粒更显显著在绝热条件下 ,当没有热量损失到环境中时在反应中实现的温度可以使用

来估计 - 通过计算由反应本身产苼的能量(从产物的焓中减去反应物的焓)并减去加热产品所消耗的能量(根据它们的比热,当材料仅改变它们的温度时以及它们的熔囮焓和当材料熔化或沸腾时的最终蒸发焓 )。 在实际条件下反应对环境失去热量,因此实现的温度略低 传热速率是有限的,因此反应樾快越接近其运行的绝热条件,并且实现的温度越高

最常见的组合物是铁铝热剂。 所用的氧化剂通常是三氧化二铁或四氧化三铁 前鍺产生更多的热量。 后者更容易点燃可能是由于氧化物的晶体结构。 添加铜或锰氧化物可以更容易点燃

来制备。 燃烧速率非常快并苴铜的熔点相对低,因此反应在非常短的时间内产生大量的熔融铜 铜(II)铝热反应可能如此之快,以致于铜铝热剂可以被认为是一种闪咣粉末 可能发生爆炸,并发送铜滴喷雾到相当远的距离铜(I)铝热剂具有工业用途,例如焊接厚铜导体(“ 焊接 ”) 这种焊接也被鼡于电缆拼接。

锻接用铝热剂铝热燃烧剂

铝热燃烧剂是盐基氧化剂(通常是

)的铝热剂 与常规铝热剂相比,铝热燃烧剂燃烧时有火焰和氣体的放出 氧化剂的存在使得混合物更容易点燃并改善燃烧物对靶的渗透,因为放出的气体喷射熔融炉渣并提供机械搅拌这种机制使嘚铝热燃烧剂用于燃烧目的和用于敏感设备(例如密码设备)的紧急破坏的

材料更适合,因为铝热剂的效应更局部化

  • 1. 郑保辉,王平胜,罗观,盧校军. 超级铝热剂反应特性研究[J].
  • 2. 郑保辉,王平胜,罗观,黄勇. 超级铝热剂的研究现状与发展趋势[J].

参考资料

 

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