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硼铝燃料与过氯酸铵复合处理

2019-06-06 17:02:53  作者:宏元新材化工原料厂家 阅读人数:24

信息摘要:铝粉、硼粉是含过氯酸铵推进剂的主要燃料,二者的物理形态对燃烧反应的程度影响很大,如通过采用细粒度过氯酸铵,可以减少推进剂...
铝粉、硼粉是含过氯酸铵推进剂的主要燃料,二者的物理形态对燃烧反应的程度影响很大,如通过采用细粒度过氯酸铵,可以减少推进剂中铝粉的凝聚现象,降低燃烧残渣中的活性铝的含量,实质上是增加了过氯酸铵与铝粒子间的接触面积,增加反应程度。通过复合处理,过氯酸铵的热分解性能发生明显改变,铝与过氯酸铵简单混合时,铝对过氯酸铵热分解无明显催化作用,经复合处理后,过氯酸铵高温分解峰(456.38℃)提前至360℃,应用于推进剂中使推进剂放热总量由2620.7J/g提高至3003.7J/g。

硼粉


有美国专利报道,过氯酸铵与铝粉、黏结剂在非溶剂中进行预处理后形成复合粒子,可使13.8MPa下推进剂燃速达到66mm/s。与简单混合方式相比,铝/过氯酸铵复合物及硼/过氯酸铵复合物热分解效率更高,对推进剂性能影响显著。关于铝与过氯酸铵复合物在推进剂中的应用国内尚未见报道。铝与过氯酸铵是推进剂主体材料,均对推进剂的燃速、能量产生明显影响,通过复合处理必然使接触面积大幅提升,大幅改变推进剂体系的微观结构,为推进剂燃烧性能和能量特性研究提供了新途径。

与铝/过氯酸铵复合物不同,硼/过氯酸铵复合物是将一定比例的过氯酸铵包覆于硼颗粒表面,使硼颗粒中有效硼的含量增加。硼粉的燃烧热大于铝、镁粉,但燃烧性能差;但由于硼粉颗粒表面易发生氧化形成三氧化二硼,使颗粒内部单质硼与隔离,影响点火与燃烧,在推进剂中往往燃烧不完全,因此改善硼粉的表面性质是实现硼粉应用的前提条件。国外早在20世纪70年代已采用高氯酸铵包覆硼的方法以改进含硼推进剂的燃烧稳定性。近年来针对硼粉在富燃料推进剂中的应用问题,国内开展了相关研究。

我国学者制备了以过氯酸铵为包覆层、超细硼粉为核的复合粒子,提高了硼粒子中单质硼的含量,应用于推进剂中能够明显改善推进剂的燃烧性能,燃烧产物中单质硼的含量下降。也有研究了含过氯酸铵包覆硼的推进剂的燃烧火焰结构、温度分布、热分解性能、能量和燃烧性能,发现过氯酸铵包覆硼使燃烧更为剧烈,能够提高推进剂的爆热、低压燃速。过氯酸铵/硼复合处理不仅利于改善硼粉的燃烧性能,还能抑制硼粉表面三氧化二硼与HTPB的副反应,大幅度提高含硼推进剂的工艺性能。


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