Thermomechanical analysis of boron particle combustion in oxidizing atmospheres

根据吉布斯能最小原理,利用FactSage计算了B/O体系和B/C/ H/O体系的热平衡,研究了温度、压强和物质摩尔比对平衡的影响.计算结果表明,B/O体系下,当B/O摩尔比为2:3时,随温度逐渐升高,主要的气相含硼燃烧产物由B2O3(g)转变为BO(g)和BO2(g);提高环境压强,有助于增大硼燃烧的热量释放;当温度为2400K恒定的情况下,贫燃料时的主要产物为B2O3(g)和BO2 (g),富燃料时的主要产物为B2O3(g)、BO(g)和B2O2(g).在B/C/H/O体系中,把B/C/H/O摩尔比定为2:1:2:6,在温度相对较低时,B/C/H/O体系燃烧的主要产物为HBO2 (g)、CO2 (g)、H2O(g)和B2O3 (g),此时燃料的热释放比较完全.随温度升高,之前的燃烧产物被CO(g)、BO(g)等低热释放的物质代替,说明外界温度太高不利于燃料燃烧的热量释放;同样,提高环境压强,有助于增大系统的热量释放;当温度为2400K恒定的情况下,贫燃料时的主要产物为HBO2 (g)、B2O3(g)和BO2 (g),富燃料时的主要产物为B2O3(g)、B2O2(g)、BO(g)和HBO(g).     

硼颗粒点火燃烧模型研究进展

硼作为固冲发动机推进剂高能组分具有巨大优势,但由于表面氧化层的覆盖对燃烧的抑制作用,导致硼颗粒的燃烧过程十分复杂。文章描述了硼颗粒燃烧的基本现象和过程,阐述了硼颗粒两阶段燃烧的现象本质。综述了以King模型和L-W模型为代表的半经验模型的研究进展,分析比较了两者建模机理的不同之处。详细阐述了以L-W模型为代表的动力学模型的建模机理和内容。介绍了化学机理模型的研究现状和基本原理,并分析比较了半经验模型与化学机理模型的优缺点。     

固体燃料冲压火箭中硼燃烧的改善

由于硼具有很高的质量燃烧热和容积燃烧热,所以硼是冲压火箭燃气发生器的非常有潜力的固体燃料成分.但是,长期以来,由于硼及其氧化物有高的蒸发温度,使其在低压中的燃烧效率不高,从而限制了硼的实际应用.为解决硼粒子在冲压火箭燃烧室中的燃烧问题,已经提出过两种方法,一种是“化学”方法,即在燃料中加入添加剂(氟、氯,…)或金属(铝、镁、鋯,…);另一种是物理方法,即设计合理的喷射装置和燃烧室.本文便是采用后者来提高硼粒子的燃烧效率.     

激光选区熔化成形LaB6增强316L不锈钢的组织及力学性能

为进一步提高激光选区熔化成形316L不锈钢制件的力学性能,在316L不锈钢粉末中添加LaB_6稀土材料,分析其对成形样件显微组织、显微硬度、拉伸性能和耐磨性能的影响。结果表明:微量添加LaB_6的316L不锈钢材料其激光选区熔化(Selective laser melting,SLM)成形工艺窗口发生了偏移,在获取同等致密度制件的条件下可进一步降低激光功率密度;添加的LaB_6稀土材料改变了316L材料熔池的熔凝行为,致平均结晶晶粒细化,显微硬度、拉伸强度、屈服强度和耐磨性能得到提高。     

涂硼正比计数管中热中子响应函数理论计算及模拟验证

对涂硼正比计数管的热中子响应函数计算公式进行了理论推导。在圆柱形几何结构下,热中子在垂直柱面径向入射和任意角度入射两种情况时的响应函数得到了一种普适性的响应函数表达式,并选取正比管典型尺寸(内径10 mm,涂层厚度3μm)进行蒙特卡罗模拟,对理论推导公式进行模拟验证,理论计算结果与模拟结果基本一致。研究表明,在垂直柱面任意角度入射的情况下,热中子的响应率随入射方向与圆柱中心距离y的增加呈规律性分布,即先增加后迅速降低,有一个峰值。在本文尺寸下,正向峰值在9 900~1 000μm之间,而反向峰值在9 700~9 800μm之间,反向较正向数值上偏小。此外,对理论计算值与模拟值、理论值与实验值的偏差进行了分析,并给出了解释。     

硼含量及横向取样对定向凝固Ni_3Al合金持久性能的影响

硼的添加增强了晶界的结合力 ,使合金相界面的位错组态改变 ,提高了持久断裂寿命 ;硼的添加细化晶粒 ,增加界面数 ,使持久寿命下降。Ni3Al定向凝固横向试样持久性能不稳定与取样位置有关     

(Hf0.25Zr0.25W0.25Ti0.25)B2高熵陶瓷的组织结构与力学性能

为了提高高熵硼化物陶瓷的性能,扩大高熵硼化物陶瓷家族,本文通过硼热/碳热还原法结合SPS制备(Hf_0.25Zr_0.25W_0.25Ti_0.25)B₂高熵硼化物粉末与陶瓷,并对其物相组成、组织形貌和力学性能进行研究。结果表明,经1 600℃热处理后(Hf_0.25Zr_0.25W_0.25Ti_0.25)B₂高熵硼化物粉末除了检测出高熵相,还检测到W₂B₅第二相,粉末粒径为(0.29±0.03)μm;2 000℃烧结后W₂B₅减少,高熵相的衍射峰向高角度偏移,致密度达95.7%,引入WB₂后其具有优异的力学性能,硬度(21.3±1.5) GPa,断裂韧性(3.00±0.22) MPa·m^1/2。     

不同助燃方式下硼粉的燃烧机理研究

为研究硼粉燃烧规律，采用两种典型混合方式(干法混合和湿法混合)制备了含不同质量助燃剂双铅-2(SQ-2)的硼粉试样，使用氧弹式量热计测量了硼粉燃烧放热量，同时在量热计上加装压强传感器获得了不同样品在燃烧过程中的压强变化趋势，得到了不同样品中硼粉的有效燃烧时间。结果表明，在SQ-2含量一致时，干法样品在燃烧过程中的升压速率明显大于湿法样品，其最大压强也高于湿法样品；在两种助燃方式下，氧弹中的温度和氧气量均可满足硼粉的燃烧，但SQ-2含量>80%的干法混合中硼粉放热量低，最高仅为34 950 J/g,依然有约40%硼粉没有燃烧，其硼粉有效燃烧时间仅约有29 ms。分析认为，干法混合中样品为粉末状，燃烧迅速，当SQ-2含量>80%时，其燃烧产生的高速气体将硼粉喷溅在氧弹壁上或者氧弹底部，硼粉受“冷壁效应”影响明显而导致无法继续燃烧，而湿法混合中SQ-2与硼粉接触紧密，硼粉受“冷壁效应”影响不大，SQ-2燃烧产生的热量和气体更容易加热硼粉，加上硼粉自身的放热，延长了硼粉的高温燃烧时间，助燃效果好，燃烧效率高。