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作为固体推进剂和火炸药的重要组成部分,金属燃料的氧化与燃烧性能一定程度上影响了推进剂点火燃烧性能。为了改善传统金属燃料存在的点火温度高、燃烧不完全等缺陷,得到一种高密度、燃烧完全的金属合金燃料,本文将Al和Zr两种元素进行合金化,制备出了性能优异的Al-Zr合金燃料,在确保其体积含能不低于单质Al粉的前提下,提高了金属燃料的密度与氧化完全性,以期有助于提升固体推进剂的比冲与能量性能。采用悬浮熔炼、非自耗电弧熔炼技术结合传统的机械球磨法以及新兴的气雾化法分别制备了片状及粉状纯Al3Zr合金燃料和高Al3Zr含量的Al-40Zr复合燃料,并通过激光粒度仪、X射线衍射仪、场发射扫描电镜、热重/差热综合分析仪（DTA/TG）等现代分析测试仪器对所制备的合金燃料进行表征。结果表明,球磨法制备的合金粉末接近球形,而气雾化法制备的合金粉末则具有较高的球形度。Al3Zr合金燃料表面存在大量的台阶,Al3Zr的生长方式为不连续的二维台阶生长,Al3Zr的氧化也是优先从台阶处开始进行。DTA/TG结果表明,粉状Al3Zr在970℃发生集中氧化放热,1300℃下反应完全,增重量高达61.1%,与其理论增重相当,说明粉状Al3Zr具有较低的反应温度和良好的反应完全性。氧弹燃烧实验表明在纯氧环境下片状Al3Zr无法点火燃烧,片粉混合后的Al3Zr样品能够点火燃烧并且测得的燃烧热值略高于粉状Al3Zr。Al-40Zr复合燃料由Al和Al3Zr两相组成,形成了一种长条形竹节状Al3Zr基体间隙上分布着少量Al的结构,并且在合金粉末的表面检测到了Al3Zr,这种表面及内部长条状Al3Zr组织促进了Al-40Zr复合燃料的完全氧化。DTA/TG结果表明,相较于纯Al3Zr合金燃料,Al-40Zr复合燃料的氧化放热峰有70℃的滞后,说明Al-Zr合金燃料中少量的单质Al存在会略微降低其集中氧化放热温度。Al-40Zr复合燃料在1300℃下增重可达59.4%,接近反应完全,说明Al-40Zr复合燃料也具有良好的反应完全性。燃烧热测试结果表明,Al-40Zr的体积燃烧热高达82118J/cm~3,介于单质Al和纯Al3Zr的实测体积燃烧热之间。纯Al3Zr合金燃料和Al-40Zr复合燃料的反应完全性和燃烧热值都优于现有的单质Al粉。但纯Al3Zr合金燃料的大批量制备较为困难,因此在实际应用中可以考虑用Al-40Zr取代单质Al粉作为金属燃料添加到推进剂中。总之,两种不同Al3Zr含量的Al-Zr合金燃料都具有优异的性能,在推进剂和火炸药领域有广阔的应用前景。