Na_3AlF_6对微米铝粉在CO_2气氛中着火燃烧特性的影响

为了改善铝粉在二氧化碳气氛中的着火特性和燃烧效率,采用自行设计的管式炉研究了六氟铝酸钠对铝/二氧化碳着火燃烧特性的影响。采用高速摄影系统记录了样品着火燃烧现象,同时收集反应后的产物通过X射线衍射和扫描电镜技术、化学分析方法对其成分、产物形貌和燃烧效率进行了分析。研究结果表明,六氟铝酸钠能够显著降低铝粉的点火延迟时间,与未添加六氟铝酸钠的样品相比,加入六氟铝酸钠后,样品的点火延迟时间降低了18s左右;六氟铝酸钠的加入还能抑制燃烧产物凝聚并提高铝粉的燃烧效率,随六氟铝酸钠添加量增加,燃烧效率呈现先增加后降低的趋势,添加了六氟铝酸钠的样品的最高燃烧效率为71.82%,与未添加六氟铝酸钠的样品相比提升了21.1%。     

核壳结构纳米铝粉热学行为

为了研究不同表面包覆物对纳米铝粉热学行为的影响,采用激光-感应复合加热法制备了三种不同表面包覆的核/壳结构纳米铝粉(氧化铝钝化、碳包覆及增塑剂DOS包覆)。采用高分辨透射电镜(HRTEM)对制备的纳米粉末结构进行表征,并采用差示扫描量热及热重分析(DSC-TG)对不同物质包覆纳米铝粉的热学性能进行研究。结果表明,这些纳米粒子均呈现出明显的核壳结构,且包覆层厚度约3.5nm。这三种不同表面包覆纳米铝粉在400℃至铝熔点(660℃)之间均发生了氧化,但非氧化物包覆纳米铝粉(碳包覆与增塑剂DOS包覆)的氧化开始温度及峰温比氧化铝钝化纳米铝粉提前了约30℃左右,而且氧化放热热焓和氧化质量增重均高于氧化铝钝化纳米铝粉,表明这两种非氧化物表面包覆对纳米铝粉的热学行为有积极的影响。最后对不同物质包覆纳米铝粉的破壳氧化机制进行了探讨。     

纳米Al/GAP复合粒子的制备、表征及对ADN热分解性能的影响

为防止纳米铝粉在空气中进一步氧化失活,在氮气气氛下,利用硅烷偶联剂对纳米铝粉预处理,后用聚叠氮缩水甘油醚(GAP)对其进行表面包覆改性,得到纳米Al/GAP复合粒子(n-Al/GAP)。采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、能谱分析仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱及X射线光电子能谱(XPS)对其形貌和结构进行了表征。用差示扫描量热仪(DSC)对ADN(二硝酰胺铵)、n-Al/ADN和(n-Al/GAP)/ADN的热分解反应特性进行了研究。结果表明:偶联剂在GAP与纳米铝粉之间起到了桥梁的作用,GAP包覆纳米铝粉形成核壳结构复合粒子;nAl和n-Al/GAP对ADN液化温度几乎没有影响,但使其分解温度均明显提高,且n-Al/GAP影响更为显著。     

AP/HTPE星形装药固体火箭发动机三维烤燃特性研究

为了有效提高火箭、导弹武器在高温环境下的热安全性，增强其战场生存能力，基于AP基推进剂的烤燃反应机理，建立了装填星形孔高氯酸铵/端羟基聚醚（AP/HTPE）复合固体推进剂的三维非稳态固体火箭发动机烤燃模型。针对慢速和快速两种不同的热载荷条件，分别采用3.6～10.8K/h的慢烤升温速率和1.45～1.95K/s的快速烤燃升温速率对固体火箭发动机进行多工况的烤燃数值模拟。结果表明：发动机着火延迟时间和升温速率呈负相关趋势。升温速率的变化对发动机着火温度无显著影响。在快速烤燃条件下，升温速率的不同使得发动机着火位置出现跳跃性变化。     

镁酚醛树脂的固化特性

文摘采用差示扫描量热法和傅里叶红外光谱法研究了镁酚醛树脂的固化反应特性,包括反应动力学和固化反应机理,热失重研究树脂固化后的耐热性能。研究表明:镁酚醛树脂表观活化能约为82.42 kJ/mol,反应级数为0.913,和普通酚醛树脂固化过程相比反应中有新的结构变化,热失重测试结果表明其耐热性能优异、残碳率较高,在以升温速率为10℃/m in条件下升温至800℃时残碳率可达到58.57%。镁酚醛树脂加热可快速固化,最佳固化成型温度控制在150~160℃。     

静电喷雾法制备n-Al/PVDF复合粒子及其放热性能研究

采用静电喷雾法制备核壳结构纳米铝粉/聚偏二氟乙烯(n-Al/PVDF)复合粒子。为优化制备参数,设计了正交试验,利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、差示扫描量热仪(DSC)等设备研究了静电喷雾过程中针头内径、推进速率、输出电压、接收距离等4种因素对制备的复合粒子形貌和放热性能的影响。结果表明:在0.51mm针头内径,1mL/h推进速率,10cm接收距离,12kV输出电压条件下制备的复合粒子形貌最为规整,平均粒径为75nm,与原料n-Al颗粒基本一致;PVDF包覆层厚度均匀,平均厚度为5nm。DSC测试结果显示,按此条件制备的样品在惰性气氛及空气气氛条件下放热量最大,且均大于其他条件下制备的样品,PVDF包覆层能够显著改善n-Al粉末能量释放效率,使铝粉反应更完全。     

核壳结构Fe/Al复合粉体的制备及其放热性能分析

为了解决微米铝粉燃烧动力学慢、点火延迟长、燃烧不充分等问题,以羰基铁为前驱体,用流化床化学气相沉积(FB-CVD)法对两种不同粒径的微米铝粉进行了包覆,利用SEM,XRD和TG-DSC对所制得的Fe/A1复合粉体进行了表征.结果表明铁层均匀致密地包覆在铝颗粒表面,由Q1铝粉所制备的样品中铁的含量分别为3.62％,7.82％,12.83％.铁的包覆对铝的放热性能有很大影响,复合粉体的高温放热峰温度相对于原始铝粉虽有所升高,但是其放热过程更迅速、更集中,氧化得更充分,1500℃时其增重由原始铝粉的20.74％提高到75.74％以上,铁的包覆量为7.82％的复合粉体增重可达到80.71％,其放热性能最优.     

单颗氢化铝的激光点火及燃烧特性

为了揭示单颗氢化铝的着火和燃烧特性,采用近红外激光进行点火,利用高速摄像仪和红外热像仪获取颗粒表面温度、着火以及燃烧火焰演变过程,并结合热解特性对激光点火和燃烧机理进行分析。以20℃/min加热升温时,氢化铝经历两个主体失重阶段(80~175℃,363~565℃)和两个增重阶段(175~363℃,565~800℃)。在常温常压自然对流空气中,单颗粒径约1mm的氢化铝受功率密度为107W/m2量级的激光加热时,以104℃/s量级的速率快速升温后分解为氢气和金属铝。随后氢气被点燃,点火延迟时间约1ms,随着激光点火功率密度的提高,其点火延迟时间缩短。氢气燃烧火焰呈淡蓝色。金属铝被激光和气相火焰加热融化,温度基本保持不变;而后铝升温气化被点燃,分散在氢气火焰中燃烧,火焰呈棕红色。     

RP-3航空煤油模拟替代燃料的化学反应简化机理

为了建立能适用航空发动机燃烧过程反应动力学计算的国产RP-3航空煤油的化学反应机理,在化学激波管中对国产RP-3航空煤油的着火特性进行了实验测量,获得了多工况下该航空煤油的着火延迟时间。根据RP-3航空煤油的化学组成及物理特性,提出了由正癸烷、甲苯与丙基环己烷(体积百分比为0.65/0.1/0.25三种组份组成的模拟替代燃料,并形成了该替代燃料的化学反应详细机理。采用敏感性分析方法,对该详细反应机理进行了简化,形成了该替代燃料的简化反应机理。采用该简化机理对该替代燃料多工况下的着火特性进行了数值模拟,并与实验数据以及详细机理的计算结果进行了对比分析。结果表明,在不同压力与当量比下,RP-3航空煤油着火延迟时间的对数与着火温度的倒数呈直线关系,并且随着火温度、着火压力的升高以及当量比的降低,RP-3航空煤油着火延迟时间逐渐缩短;同时,在各工况下采用该简化机理计算得到的该替代燃料的着火延迟与详细反应机理的计算结果以及RP-3航空煤油着火延迟的实验值吻合良好。     

军用航空有机玻璃热分析动力学研究

对某型号军用飞机上航空有机玻璃用热重-差热(TG-DTA)分析仪进行了热分析动力学研究,实验在不同的氧气浓度(5%,10%,15%,21%)和升温速率(15℃/min,30℃/min)条件下进行,用改良的Coats-Redfern法计算出了动力学参数,用Doyle法计算理论失重值。研究发现表观活化能和频率因子都随氧浓度的下降而增加,在升温度速率分别为15℃/min和30℃/min条件下当氧浓度变化时表观活化能分别为100~108kJ/mol和87~92kJ/mol,而频率因子分别为(7~35)10⁶/s和(0.4~1)10⁶/s。计算结果很好的吻合了实验结果。