彩光金属燃料的制备与光色性能研究(2)
5.2.3 燃烧性能 30
5.3 本章小结 33
结 论 34
致 谢 35
1 绪论
因为目前彩光金属燃料只有金色(钛铁合金粉)、银色(钛粉)、红色(铁粉或碳粒)
等3种光色，发出的光色过于单一，因此制备出可以发出多种颜色的金属合金材料尤
为重要，特别是在烟火药领域。
1.1 背景与意义
金属燃料在各个领域都有非常广泛的应用，其中在固体推进剂中的应用：固体火
箭冲压发动机适合使用贫氧推进剂，添加金属燃料是高能贫氧推进剂当前的一个重要
发展方向。金属燃烧剂可提高推进剂的爆热和密度，同时燃烧生成的固体金属氧化物
微粒起着抑制振荡燃烧作用。合金的熔点和沸点比相应金属的熔沸点低，因此，金属
-金属固溶液的性能有望超过纯金属。在火炸药中金属及其合金可以作为可燃剂，使
其获得更高的爆炸温度、热量和爆容，增大火炸药的威力。金属及其合金在发光性能
在军用方面的应用有照明剂、信号弹、曳光剂，在民用方面有烟花、救生信号弹。金
属可以发出强光而达到其性能要求。通过金属合金在冷光烟花的性能来改进金属合金
的性能。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 有色光烟火药剂的研究
烟火药是多组分的机械混合物，它的燃烧不同于普通可燃物，有自己的特征。烟
火药的燃烧过程是一个复杂的传质、传热等物理及化学反应的过程，这个过程与烟火
药的组成和燃烧条件有密切的关系。烟火药燃烧时会伴有发光、发热等。烟火药的发
光有热辐射发光和化学发光，发光的主要载体为热的同体或液体颗粒和气体。从辐射
机理上讲，烟火药燃烧火焰的辐射是灰体辐射和选择性辐射体两种辐射特性的结合。
冷光烟花是指以产生亮银色火花或火星为主要燃放效果，产烟量和残渣较少的一
类烟火物质，也称为“冷烟花”、“无烟烟花”等。冷光烟花的主要组分为烟火药剂。
参照国家标准GB 10631—2004《烟花爆竹安全与质量》的分类，冷光烟花以喷花类为
主，主要应用于各种舞台表演，因此也有人称之为“舞台焰火”或“舞台烟花”。冷
光烟花燃放时发出极亮的白光，给人“冰冷”的感觉，让人联想到了基于荧光发光机
理的“冷光源”(如荧光棒)，因此，早期研发这类烟花的科技人员就形象地称之为
“冷光烟花”或“冷烟花”，国外也叫“冰火喷泉”。据调研，目前国内生产的冷光
烟花的主要组分为单基药(主要成分为硝化棉)和某些特殊的金属材料，如钛粉、锆粉
等。从原理上讲，这类烟花燃放时自身持续发生放热的化学反应，在其燃放喷口及距
喷口一定距离的区域内温度较高[1-2]
。
传统喷花使用的药剂是黑火药 喷花燃放时喷口火焰较小效果药能有效地被喷出
筒体，燃烧时释放出各种珠花，但烟雾较大，大量燃放时，甚至因烟雾的遮挡影响观
赏效果。以退役火药为主要原料制备的无烟烟花药剂替代黑火药后，在部分喷花产品
上已得到成功的应用，如以金属钛为主要成分的效果药、白闪系列效果药的喷花产品
已成功地使用了无烟烟花药剂，在使用中显示出诸多优点。无烟烟花药剂粒度对喷花
燃放效果有一定影响，随着粒度的减小，燃烧成率增大，粒度在 180um（80目）以上
时烧成率几乎不变。这是由于粒度的减小有利于效果药的均匀分布。氧化剂的加入有