含Mg/Al合金CMDB推进剂的燃烧性能

用PDSC、SEM、EDS和XRD研究了含Mg/Al合金粉和Al粉CMDB的热分解特性、熄火表面和固体燃烧产物组成.探讨了Mg/Al合金对燃烧机理的影响,建立了燃烧物理模型.结果表明,用等质量的Mg/Al合金粉替代Al粉,可提高推进剂的燃速、凝聚相热分解的剧烈程度和Al的燃烧效率;同时推进剂压强指数降低、凝聚相热分解放热量减少且其熄火表面上存在大直径Al熔凝颗粒团的现象消失.     

含团聚硼粉富燃料推进剂一次燃烧模型的建立

为研究团聚硼粉对富燃料推进剂燃烧过程中能量释放和燃速特性的影响,结合实验分析建立了基于BDP模型的含团聚硼粉富燃料推进剂一次燃烧的物理和数学模型.该物理模型中,燃烧表面由团聚硼粉、AP和黏合剂的聚集区两部分组成,气相区形成了AP火焰和FF(终焰)聚集区,团聚硼粉中团聚剂参与了PF(初焰)和FF.在假设团聚硼粉为惰性物质基础上,建立了该推进剂的数学燃烧模型.通过AP/HTPB体系、团聚硼粉/AP/HTPB体系的简化与计算,推导出燃速公式中SAP/S的表达式.该模型充分考虑了团聚硼粉体积分数ζ1对推进剂燃面的影响,将硼粉的体积因素引入含硼富燃料推进剂的数学燃烧模型公式,该模型合理解释了这种推进剂的主要燃烧特性.     

超细硼粉的氟化锂包覆

以LiOH、HF为主要原料,采用中和沉淀法对超细硼粉进行了表面包覆.研究了LiOH的浓度对包覆效果的影响.透射电镜、X-光电子能谱、酸度计、黏度计用于包覆效果分析.结果表明,硼粉颗粒表面包覆了均匀且致密的LiF薄膜,薄膜厚度25 nm.酸度及黏度测试结果表明,经LiF包覆后硼粉悬浊液体系的pH值明显增大,并有效地降低了HTPB体系的黏度.含包覆硼推进剂的点火延迟时间及燃烧残渣分析表明,含包覆硼粉的推进剂点火延迟时间明显缩短,由70.475 s减为23.585 s;包覆后推进剂中硼的燃烧效率明显提高,推进剂燃烧残渣中硼与B2O3的摩尔比由包覆前的37.5：1变为包覆后的3.1：1.     

高氯酸铵含量对高铝富燃料推进剂中重要组分高氯酸铵/铝 一次燃烧性能和铝粉团聚的影响

采用CO2激光点火装置联合高速摄影系统及扫描电子显微镜等凝聚相燃烧产物分析技术,研究了高氯酸铵(AP)含量对高Al富燃料推进剂中重要组分AP/Al一次燃烧过程中燃烧现象、引燃时间、燃烧扩散时间、燃尽时间、燃烧效率、颗粒团聚及凝聚相燃烧产物的表面形貌、粒径及其分布的影响。结果表明,各AP/Al混合粉体的燃烧过程均可分为表面引燃、燃烧扩散和火焰熄灭3个阶段,但各样品在不同燃烧阶段的燃烧现象存在明显差异。AP含量由10wt%增至30wt%,样品燃烧剧烈程度增强,燃烧过程中固相颗粒的溅射现象越加明显;在火焰熄灭阶段,各样品燃烧由以停留在样品燃面处的燃烧为主逐渐变为以溅射颗粒的燃烧为主,且随反应进行,燃面已燃固相颗粒最先熄灭,各样品表面引燃时间、燃烧扩散时间、燃烧持续时间均缩短,即燃烧反应速率逐渐加快。在AP/Al混合物中,铝粉的燃烧效率、凝聚相燃烧产物粒度及其团聚程度随AP含量增加而增加。     

含铝HMX-CMDB推进剂燃烧残渣特征分析

为进一步了解CMDB推进剂中含铝凝聚相燃烧产物的形成机制及影响因素,对Al/HMX-CMDB推进剂燃烧残渣的形貌、表面成分及粒径分布进行了研究;制备了具有不同HMX/Al质量比(30∶7、22∶15)及不同铝粉粒径(1～2、13、30μm)的4种推进剂样品。采用靶线法测定了推进剂样品在压强为2～18MPa范围内的燃速;在恒压燃烧室中收集了推进剂在1MPa下产生的凝聚相燃烧产物;利用扫描电子显微镜(SEM)和光学显微镜对残渣形貌进行了观测,利用X衍射射线能谱(EDS)对残渣表面成分进行分析,并对残渣粒径进行了统计。结果表明,在2～18MPa下,增加铝粉含量和降低铝粉粒径会使推进剂燃烧效率降低,使铝团聚难以充分燃烧而产生大量残渣;观察到6类粒径大于20μm的球形和不规则形状残渣颗粒,其表面主要由铝和氧化铝构成;对残渣粒径统计表明,使用粒径13μm铝粉并且在其质量分数为7%时产生的残渣粒径较小,而质量分数增至15%时会使残渣粒径增大。     

铝含量和含氟有机化合物对丁羟推进剂燃烧性能的影响

为进一步提高HTPB推进剂的能量并抑制铝粉在燃烧过程中的团聚,制备了铝粉质量分数为16%~22%的端羟基聚丁二烯(HTPB)推进剂,并分别加入含氟有机化合物(OF)作为铝燃烧促进剂,研究了铝含量和OF对HTPB推进剂燃烧性能的影响;使用氧弹量热仪测定了推进剂在氩气氛围下(3 MPa)的爆热;收集在3 MPa下推进剂燃烧的凝聚相产物,采用激光粒度仪、X射线光电子能谱仪(XPS)及X射线衍射仪(XRD)等分别对其进行粒度分布、元素和物相分析;通过线扫描摄像机和高压燃烧室系统测定推进剂的燃速;利用高速摄影系统观察推进剂燃面上熔铝粒子的团聚过程。结果表明,HTPB推进剂在铝粉质量分数为20%时实测爆热最大,含氟有机物OF的引入使得爆热有所下降;随着HTPB推进剂中铝含量的提高,燃面上熔铝粒子的团聚愈加严重,凝聚相燃烧产物的尺寸和残留铝含量均逐渐增加;加入含氟有机物OF能够促使-Al2O3和AlF3的生成,有效抑制铝颗粒在燃烧过程中的团聚,使凝聚相燃烧产物的尺寸和残留铝含量显著降低,当铝粉质量分数为20%时,OF的加入使得残留铝的生成率降低了50%;较低的铝含量和OF的添加有利于HTPB推进剂燃速的提高。     

含团聚硼富燃料推进剂的能量特性及燃烧性能

用最小自由能计算程序计算了含硼富燃料推进剂的能量性能,探讨了不同压力时硼粉的质量分数对富燃料推进剂能量性能的影响,采用靶线法和化学滴定法研究了富燃料推进剂的燃烧特性和燃烧残渣中硼粉的燃烧效率。结果表明,随着硼粉含量的增加,推进剂的能量增大;大粒径的团聚硼对富燃料推进剂的燃速和压强指数影响较大,随着团聚硼含量的增加,推进剂的燃速提高;含硼富燃料推进剂中的硼粉燃烧后单质硼和硼化物的摩尔比发生了明显的变化,无定形硼粉经团聚后燃烧效率明显提高。     

氧化石墨烯基含能配位聚合物对四组元复合推进剂热分解及燃烧催化作用

研究了3类典型氧化石墨烯基含能配位聚合物(GO-X)燃烧催化剂对四组元复合推进剂热分解特性和燃烧性能的影响;通过扫描电子显微镜(SEM)观察了推进剂截面微观形貌;采用同步热分析(DSC-TG)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)对含不同GO-X的推进剂的热分解特性及其气相分解产物进行分析;采用综合燃烧诊断系统获得了该型推进剂的火焰结构与燃面推移速度,并采用X射线粉末衍射(XRD)对凝聚相燃烧产物物相结构进行了分析。结果表明,含GO-X的推进剂固化充分、组分界面结构完整,表明GO-X对固化交联反应没有明显影响;GO-CHZ-Cu对四组元推进剂的热分解催化效应十分显著,使其放热量增加到3064.1J/g,相比于空白配方增加了35.0%。GO-CHZ-Ni同样对推进剂有一定的催化效应,该样品放热量为2456.1J/g,增幅为8.2%。与纯GO相比,GO-CHZ-Ni与GO-CHZ-Cu可大幅提高四组元复合推进剂在低压段(0.5～1.5MPa)的燃速,除GO-CHZ-Cu外,其他催化剂使推进剂随着压强增大,燃速的增幅更加明显,因此压强指数提高。含GO-CHZ-Cu推进剂的压强指数为0.34,与空白配方差别不大,但整体上燃速提升46.4%,并且凝相产物分析表明GO-CHZ-Cu可使Al粉的燃烧更加完全,进一步提高了能量利用效率。     

高纯硼粒子的包覆及其在高能富燃料推进剂中的应用

硼具有高热值和燃烧产物洁净等优点而广泛用于固体火箭冲压发动机的高能富燃料推进剂。硼在使用中存在点火和燃烧效率低、与黏合剂相容性差等缺点,最有效的解决方法是对硼粉进行包覆。详细介绍了用碳化硼、氟化锂、氟树脂、氟化石墨、高热值金属（如Ti、Mg和Al等）、TDI／TMP、GAP、PBT、HTPB、AP／KP、KNO,等包覆硼粒子的工艺及其在富燃料推进剂中的应用情况。不同包覆剂的作用机理不同,又各具特点。     

Na2B4O7+Mg+C体系燃烧合成B4C及其反应机理

以硼酸钠、镁和碳为原料,采用燃烧合成技术制备碳化硼粉体,并研究了初始条件对燃烧产物的组成和显微结构的影响.结果表明:反应物中过量的镁粉和合适的坯体相对密度下获得的燃烧产物杂质含量较少;通过酸洗和水洗得到了不含杂质的碳化硼粉体.燃烧合成碳化硼的反应机理研究表明,硼酸钠首先分解为氧化硼,然后发生镁还原氧化硼及其碳化反应,最终生成碳化硼.     

CL-20粒度对GAP/AP/Al高能推进剂燃烧性能的影响

为了研究CL-20粒度对含Al高能固体推进剂燃烧性能的影响,通过捏合浇铸工艺制备了含不同粒度CL-20(14μm、115μm)的GAP/AP/Al高能推进剂,采用靶线法测定了推进剂在不同压强下的燃速,并计算了压强指数;利用微型高温热电偶测温技术、燃烧火焰单幅照相技术研究了CL-20粒度对该推进剂燃烧性能影响的机理。结果表明,7～18MPa下含粗粒度(115μm)CL-20的GAP/AP/Al推进剂的燃速比含细粒度(14μm)CL-20的推进剂高7%～37%;2～10MPa下前者压强指数为0.52,后者为0.46;粗粒度CL-20较细粒度提前进行部分分解,分解产物除催化自身分解反应外,还促进了AP的分解,从而提高了相应推进剂凝聚相反应区的温度攀升速率,并使推进剂的燃速更高。     

B4C-部分石墨化炭黑复合粉体的合成及其抗氧化性

分别以64.7%的硼粉 35.3%的炭黑或55%的硼粉 45%的炭黑为试样组成,分别在真空和非真空条件下,采用自蔓延燃烧法于1400℃保温10~20min进行了B4C-部分石墨化炭黑复合粉体的合成研究。采用XRD、SEM及电子探针等方法对合成粉体的物相及形貌进行了分析;以差热法(TG-DSC)研究了合成粉体的氧化特性。结果表明:炭黑和硼粉加入量(w)分别为45%和55%时,经自蔓延燃烧反应后可以得到粒度均匀的碳化硼(B4C)粉体,且碳黑已部分石墨化。与工业B4C相比,复合粉体中的B4C具有更好的保护碳不被氧化的特性。     

硼粉含量对Mg/PTFE富燃料推进剂性能的影响

为研究硼粉含量对镁/聚四氟乙烯(Mg/PTFE)富燃料推进剂性能的影响,采用混合模压成型工艺制备了7种不同硼粉含量的Mg/PTFE推进剂药柱。用红外测温仪、TG-DTA、量热仪分别测试其燃烧性能、热分解性能和爆热,并测试了其机械感度。结果表明,加入硼粉后,推进剂的燃烧性能明显改善,硼粉质量分数为15%时,线性燃速和质量燃速达到最高;当硼粉质量分数为20%时,燃烧温度达到最高;随着硼粉含量的增加,爆热稍微降低,完全燃烧热随着硼粉含量的增加而增大;当硼粉质量分数为10%时,高温放热峰温度降低128℃,撞击感度和摩擦感度达到最高值。     

铝/有机氟化物复合物对含铝HTPB推进剂燃烧性能的影响

为研究有机氟化物(OF)对含铝HTPB固体推进剂燃烧性能的影响,采用球磨法制备了纳米和微米铝/有机氟化物复合物(nmAl/OF和μmAl/OF),将其作为复合添加剂替代微米铝粉加入HTPB推进剂中,并考察其对推进剂燃烧性能的影响。采用SEM、TEM、粒度分析等对nmAl/OF和μmAl/OF复合物及推进剂凝聚相燃烧产物进行了表征。结果表明,nmAl/OF和μmAl/OF复合物有不同的结合状态;添加OF、nmAl/OF和μmAl/OF后,推进剂的爆热值下降约2%;添加nmAl/OF的推进剂配方燃速最低,在3MPa时仅为6.28mm/s,添加OF和μmAl/OF体系的推进剂燃速压强指数相比于原配方降低约20%;添加nmAl/OF的推进剂配方凝聚相燃烧产物粒度(D_(50))比原配方降低约47%。     

CaF_2在MgO-Al_2O_3体系燃烧过程中行为的研究

本文从燃烧温度（Tc）、反应速度（ΔT／t）、产物相组成几个方面研究了CaF2在MgO-Al2O3-Al体系燃烧过程中的作用。研究结果表明：CaF2具有破坏氧化膜、活化反应的作用。Tc和ΔT／t均随着CaF2的增加而升高，当减小Al粉粒度时，CaF2的作用更为显著。热力学计算证明，在1200℃时，CaF2与Al2O3反应生成低熔点中间相（3CaO·Al2O3），促进了Al2O3膜与周的分离，加快了铝的氧化，提高了反应体系的燃烧温度。     

RDX对含硼富燃料推进剂一次燃烧产物组分影响的计算研究

为了研究黑索今(RDX)对含硼富燃料推进剂一次燃烧产物组分的影响,用吉布斯最小自由能法计算了5种推进剂配方的一次燃烧产物组分,并通过测试燃烧产物中的总硼含量对热力学计算结果进行了验证。结果表明,采用最小自由能法计算含硼富燃料推进剂的一次燃烧产物组分,其结果准确、可靠;当含硼富燃料推进剂中RDX含量增加时,一次燃烧产物中B_4C和B_2O_3含量减少、C和BN含量增加,且一次燃烧温度也升高;提高一次燃烧压强可提高硼的氧化率、降低B_4C的生成量,有效提高一次燃烧温度,因此提高一次燃烧压强有助于提高含硼富燃料推进剂的二次燃烧效率。     

煤化学链燃烧脱汞研究进展

煤化学链燃烧技术可有效实现CO₂的捕集封存,对我国实现双碳目标具有重要意义。煤化学燃烧过程中产生的汞污染因其对人体的剧毒性以及对铝制CO₂压缩设备的腐蚀性而亟需有效解决。为了推动煤化学链燃烧汞污染的有效治理,总结了气化介质、气化产物、载氧体和反应温度对煤化学链燃烧过程中汞释放、转化及迁移的影响及机理,并针对存在的问题提出发展建议。CO₂不能直接将Hg⁰均相氧化,但会抑制HCl对载氧体脱汞的促进作用。H₂O(g)不仅会通过促进煤中挥发分的析出、抑制孔结构的熔融以及提高煤燃烧效率来增强Hg的释放,还会与Hg反应生成Hg(OH)₂继而分解成HgO和Hg⁰,并抑制HCl向Cl的转化而抑制Hg⁰向Hg²⁺的氧化。CO、H₂和NH₃等强还原性气化产物会通过消耗载氧体表面氧而抑制Hg⁰的氧化。H₂S会与载氧体表面活性氧...     

含铝固体推进剂燃烧过程中铝粉团聚现象研究进展

介绍了固体推进剂中铝的凝聚相燃烧产物种类及收集方法;分析了铝粉在燃烧表面区域的团聚物演化过程;综述了氧化剂粒径、燃烧压强、铝粉粒径和推进剂燃速对铝团聚的影响,并总结了各因素的作用原理;介绍了抑制铝粉团聚的方法。建议进一步开展铝团聚机理研究,深入揭示推进剂燃烧凝聚相及气相环境对铝团聚行为的影响,构建基于推进剂燃烧物理过程的铝团聚仿真模型,掌握满足高能量要求的铝团聚抑制技术。附参考文献74篇。     

B/Fe_2O_3/NC复合物的制备及其对HTPB/AP推进剂性能的影响

为改善硼粉(B)的性能和纳米氧化铁(Fe_2O_3)在固体推进剂中的分散性,用静电喷雾法制备了B/Fe_2O_3/NC复合物,采用扫描电镜(SEM)表征了复合物的表面形貌,用TG-DSC分析了复合物的热性能及其对HTPB/AP推进剂热性能的影响,并用燃速测试和密闭爆发器实验研究了该复合物对HTPB/AP推进剂燃烧性能的影响。结果表明,所制备的B/Fe_2O_3/NC复合物均以团聚体的形式存在,复合物中B的活性提高,其氧化反应温度提前;团聚硼粉对HTPB/AP推进剂燃烧性能的改善效果明显优于原料硼粉;加入Fe_2O_3后,会进一步改善含硼推进剂的燃烧性能,而且随Fe_2O_3含量的增加,在密闭爆发器中HTPB/AP推进剂达到最高压力所需的时间逐渐减小。当Fe_2O_3的质量分数为8%时,推进剂在常压空气中的燃速最大,为不添加B/Fe_2O_3/NC复合物的HTPB/AP推进剂的2.77倍。B/Fe_2O_3/NC复合物对推进剂的热分解具有一定催化作用,且随Fe_2O_3含量的增加催化作用增强。     

压强对含硼富燃料推进剂一次燃烧产物的影响

采用燃烧温度测试系统测量了0.2、0.4、1.4和3.1MPa下含硼富燃烧料推进剂的一次燃烧温度,利用最小自由能法研究了压强对含硼富燃料推进剂一次燃烧产物组分的影响,用扫描电镜对不同压强下一次燃烧产物凝聚相的形貌进行了表征。结果表明,含硼富燃料推进剂一次燃烧产物中含硼产物主要以B2O3、B4C、BN、B、B2O2(g)和HBO(g)的形式存在,压强较低时,燃烧产物中单质硼和B4C含量较高,硼的反应率较低;随着压强的升高,燃烧产物中单质硼和B4C含量大幅降低,B2O3含量增加,说明压强升高有利于提高硼的反应率和硼燃烧的热量释放。B2O2(g)、HBO(g)和MgCl2(g)的含量随压强的升高而增加,HCl(g)含量随压强升高而降低,H2(g)含量则保持稳定。燃烧压强越高,凝聚相产物分散性越好,平均粒度越小。