提高水反应金属燃料能量性能的理论分析

采用最小自由能热力计算方法,计算了不同配方水反应金属燃料的能量性能,分析了粘合剂、氧化剂、高能添加剂、金属的种类及含量对燃料能量性能的影响。计算结果表明:镁基水反应金属燃料的基础上,添加含能粘合剂(聚叠氮缩水甘油醚(PGAP)、聚3-叠氮甲基-3-甲基氧丁环(PAMMO)、聚二叠氮甲基氧丁环与四氢呋喃共聚物(PBAMO-THF))、高能金属添加剂(Al和Mg-Al合金)及增加金属含量均有利于提高燃料的燃温和理论比冲;氧化剂和高能添加剂的种类、氧粘比(氧化剂与粘合剂质量比)对燃料的燃温和理论比冲影响不明显。采用PBAMO-THF,Al分别取代端羟基聚丁二烯(HTPB)和Mg,金属含量由70%提高到80%时,燃料的理论比冲(水燃比φ=3)由4550.5 N.s/kg提高到5451.0N.s/kg。     

镁基水反应金属燃料与水反应模型及数值分析

为研究宽广温度范围内镁基水金属燃料/水反应特性,在总结国内外研究成果的基础上,建立了包含镁/水和碳/水两个主要反应的镁基水反应金属燃料/水反应模型,其中镁/水反应在不同温度段分别采用动力学和扩散分段控制,镁/水扩散燃烧模型考虑部分氧化镁在镁液滴表面凝聚;碳/水反应为反应动力学控制,反应动力学模型依据阿仑尼乌斯公式。采用数值分析方法,研究了水燃比和镁含量对燃料/水和镁/水反应特性的影响规律。研究结果表明:燃料/水反应特性的计算结果与实验值相符;在保证一定燃料自持燃烧温度的基础上,提高镁含量,选择合适的水燃比,有利于提高燃料/水的反应特性,促进燃料/水反应快速、充分的进行。     

水反应金属燃料发动机初步试验

介绍了水反应金属燃料发动机试验系统,提出了水燃比、工作压强及试验燃烧效率计算方法,为试验设计和发动机性能评价提供了依据。对水反应金属燃料发动机进行了试验研究,并根据试验结果对药柱组分、发动机结构及供水系统进行了改进。试验表明,中等含量金属燃料加水后可稳定燃烧,通过增加燃料中镁含量、稳定进水流量和增加补燃室长度等措施,可有效提高发动机燃烧效率。     

铝/镁基水反应金属燃料的燃烧特性研究

为了探索在水冲压发动机中高金属含量铝/镁合金水反应金属燃料的稳态燃烧,开展了其一次燃烧和二次燃烧实验研究,其中铝/镁合金含量达到80%。采用氧弹量热仪收集一次燃烧固相产物,并将一次燃烧固相产物置于水蒸气高温管式炉中模拟二次燃烧。采用TGA对铝、镁和铝/镁合金进行了热性能分析,并采用XRD,SEM及化学分析方法对铝/镁合金和推进剂的一、二次燃烧固相产物进行了表征。结果表明,铝/镁合金的启动氧化温度530℃优于镁的600℃,铝/镁合金在第二阶段的氧化性能优于铝的。铝/镁合金为Mg17Al12,一次燃烧固相产物中主要存在Mg Al,Mg2Al3,Mg Al2等合金相和Mg O,在二次燃烧的固相产物中有Mg O,Al和Al2Mg O4,其中剩余Al的含量随着管式炉温度增大先增大后减小。分析认为铝/镁合金在燃烧过程中镁先行发生了反应,而后其中的铝才发生反应。     

水冲压发动机的热力循环性能预示

针对采用二次进水机制的水冲压发动机,基于特殊的工作方式初步建立了相应的热力循环模型,进而在不同的发动机工况下分析了循环热效率性能。选定水反应金属燃料基础配方为Mg/AP/HTPB的混合物,在不同组分配方条件下,相应发动机热力循环效率随各影响参数的变化规律一致,均随燃烧室压强和水反应金属燃料中金属含量的增加而呈增加趋势,相反,水燃比的增加会引起热效率的降低。特别地,给定一合理水燃比3.0,保持燃烧室压强和航行器航深分别为2.5 MPa和10 m,50%和60%镁含量的水反应金属燃料对应发动机的循环热效率分别为37.78%和44.38%,初步验证了基于联合循环的水冲压发动机良好的循环性能。     

铍在惯导系统中的应用及其加工技术

铍是一种具有很多优异的物理、化学和机械性能的稀有金属。是飞机、导弹、飞船、卫星和核潜艇等尖端产品的最佳结构材料之一。我国铍的资源丰富,是一种很有发展前途的结构材料。本文简要介绍铍的特性、铍在惯导系统中的应用及其加工技术。一、铍的特性 1.比重小,相当于钢的1/4,钛的1/3,铝的2/3,与镁相当。众所周知对于飞行器来说,     

Mg—Li合金的铸造组织及性能

一、前言 在最近的工业技术进步中,原材料起着重要作用。因此,正在积极开展新型材料的研究。我国是岛国,四面环海,镁资源丰富,故有必要考虑镁资源的有效利用问题。 在我国非铁铸造行业中,镁合金所占的比例非常小。这是因为镁合金的熔炼极为复杂。再则,镁合金的耐腐蚀性较差。然而,镁合金的密度明显小于其他实用金属,而且具有高的阻尼能力等优点,所以被认为是有发展前途的实用材料。 本研究取用Mg-Li合金作为实用轻合金的开发目标,研讨了Li含量和铸造组织的关系,以及晶粒度和阻尼能力的关系。     

轻金属及其合金的国际标准化现状

国际上通常称铝、镁、钛为轻金属。在航空航天技术领域里,具有比强度高、比重小等特性的轻金属得到了广泛的应用。因此,对轻金属及其合金的国际标准化工作,已成为国际标准化组织(ISO)很重视的问题之一。在国际标准化组织中,轻金属及其合金的标准化工作由第79技术委员会(ISO/TC79轻金属及其合金技术委员会)负责。TC79下设九个分委     

AZ31 Mg/5A05 Al脉冲冷弧MIG焊接头焊缝组织特性

采用SAl5183焊丝对AZ31 Mg/5A05 Al异质对接接头进行脉冲冷弧MIG焊接,采用扫描电子显微镜、X射线衍射及万能力学试验机等对接头微观组织及拉伸力学性能进行研究。结果表明,采用脉冲冷弧MIG焊可以实现AZ31Mg/5A05 Al异质接头的无裂纹焊接。镁侧焊缝由镁母材至焊缝中部依次形成了α–Mg胞状晶、α–Mg+Al₁₂Mg₁₇羽状共晶、Al₁₂Mg₁₇树枝晶、Al₁₂Mg₁₇+Al₃Mg₂共析组织、颗粒状α–Al+Al₃Mg₂共晶和岛状α–Al+晶间Al₃Mg₂共晶等复杂结构;中部焊缝及铝侧焊缝主要为α–Al固溶体。焊缝的显微硬度分布不均匀,其中镁侧焊缝存在Mg–Al金属间化合物,显微硬度较高。在拉伸测试中,接头断裂于镁侧焊缝中,呈脆性断裂,最高抗拉强度可达93 MPa。     

高金属含量水冲压发动机点火过程多相耦合计算

为准确模拟高金属含量水冲压发动机点火过程的流场特征及燃面温度变化,基于N-S方程,将高金属含量燃料和点火药向气相流场的质量、动量和能量输运转化为对应守恒量控制方程在近燃面第一层网格和点火药包覆盖区域网格的源项,将脱离燃面的熔融镁近似为燃烧室入口释放的镁液滴,实现了含镁质量百分数为73%的水冲压发动机燃料燃烧/点火药燃烧/发动机内流场的多相湍流燃烧的耦合计算,并对比分析了黑火药和硼/硝酸钾点火药对燃料燃烧影响。结果表明:40g黑火药点火和0.5kg/s的进水量下,燃料平衡燃面温度约为943K,可实现可靠点火与稳态燃烧。相同质量的硼/硝酸钾点火药与黑火药相比,可实现较高的平衡燃烧温度,但需较长的平衡建立时间。     

铝/镁异种合金焊接研究现状

镁合金和铝合金由于其轻质高强的特性在航空航天领域中被广泛应用,然而铝/镁异种合金的焊接却是一个极具挑战性的任务,因为铝/镁物理化学性质存在显著差异,易形成的脆性Al–Mg金属间化合物严重影响接头强度。本文从焊接方法角度讨论了目前铝/镁异种合金焊接研究现状,包括激光焊、TIG焊、搅拌摩擦焊、超声波焊、磁脉冲焊和一些其他的焊接方法;归纳了国内外为提高铝/镁异种合金焊接的综合力学性能做出的各种努力,具体包括采用固态焊接、加中间层、优化焊接工艺参数和复合焊接等来抑制镁铝金属间化合物的生成与长大。最后对铝/镁焊接的研究趋势进行了总结和展望。     

石棉填充丁腈橡胶绝热材料的各向异性研究

石棉填充橡胶绝热材料的力学、热物理性能的各向异性是纤维改性橡胶的基本特性。这种各向异性主要取决于炼胶过程中混炼工艺、石棉纤维的尺寸及其在胶料中的分布状况。实验表明,在石棉纤维方向上,硫化胶拉伸模量比其它主方向高3倍以上,模压收缩率降低到其它主方向的1/3～1/5;同时在取向方向上具有较低的应变能力和稍高的扯断强度。在各向异性测定的基础上,定性地讨论了石棉填充橡胶绝热材料的烧蚀性能与各向异性的相关性,讨论了各向异性对绝热材料和金属、玻璃钢界面早期破坏的影响。本研究有助于纤维增强橡胶性能的深入了解及这类材料的质量控制。     

“镁合金腐蚀与表面改性”专题序言

<正>镁及镁合金具有质量轻,比强度高,电磁屏蔽性、阻尼减震性和生物相容性良好的优点,在交通、航空、航天、3C产品、手动工具和生物医用等领域具有重要应用前景。但是,镁的电极电位很低,化学性质活泼,氧化膜不致密,因此,镁及镁合金耐蚀性能较差。腐蚀问题严重地制约了镁合金的广泛应用。     

SiC/ ZrC 前驱体配比对 C/ C-SiC-ZrC 复合材料烧蚀性能的影响

以不同质量比Si C/Zr C有机前驱体混合溶液为浸渍剂,采用前驱体浸渍裂解法(PIP)制得C/CSi C-Zr C复合材料。对C/C-Si C-Zr C复合材料的组成、微观结构及烧蚀性能进行了分析和测试,探讨了Si C/Zr C前驱体配比对复合材料烧蚀性能的影响。结果表明,随着Zr C含量的增加,复合材料的质量烧蚀率和线烧蚀率呈现出先减小后增大的趋势。采用质量比为1∶3的Si C/Zr C前驱体混合溶液制备的C/C-Si C-Zr C复合材料具有相对较好的烧蚀性能,试样在氧乙炔焰下3 000℃烧蚀20 s,其质量烧蚀率和线烧蚀率分别为-0.65 mg/s和21μm/s。Si C-Zr C复相陶瓷中Zr C含量过低或过高均不利于提高其氧化稳定性,而Zr C含量适中的Si C-Zr C复相陶瓷具有较好的氧化稳定性。     

聚酰亚胺复合材料的防辐射性能设计

以聚酰亚胺、氧化锆及金属铅粉为主要原材料,制备了聚酰亚胺基复合材料,并进行了X-射线衍射、紫外射线分析.结果表明,聚酰亚胺/氧化锆+金属铅复合材料比纯聚酰亚胺具有更好的X-射线防护性能,耐热性能仍然很好.     

异种材料激光焊接中金属间化合物形成机理及控制的研究进展

综述了铝/钢、钛/钢、镁/铝和NiTi形状记忆合金/不锈钢异种金属激光焊接接头中金属间化合物的形成机理及控制措施的研究进展.分析了不同母材成分以及不同焊接工艺对接头金属间化合物的影响.通过添加中间填料、控制热输入和采取复合焊接工艺等方式可以对金属间化合物实现有效控制,从而优化焊接接头组织,提升力学性能.介绍了材料计算学...     

金属燃料/水冲压发动机一次进水试验研究

介绍了金属燃料/水冲压发动机试验系统,采用非壅塞式构型实现了镁基金属燃料发动机一次加水后稳定燃烧,试验中进水流量稳定,补燃室与燃烧室压强变化相同。试验研究了一次水燃比和燃料燃速对发动机燃烧性能的影响,试验结果表明：当一次水燃比在一定范围内变化时,发动机燃烧效率和喷射效率随水燃比增加而先增加后减少;增加燃料燃速可提高发动机燃烧效率和改善发动机工作性能,但燃速增加需满足发动机长时间工作需求。     

TiC—TiB2／Cu复合材料的抗热震及抗烧蚀行为研究

采用SHS/PHIP工艺制备了TiC-TiB2/xCu复合材料,分析了材料的组成及显微结构,利用等离子火炬加热器考察了材料的抗热震及抗烧蚀性能.结果表明,随着金属Cu含量的增加,TiC-TiB2/xCu复合材料的抗热震性增强,而抗烧蚀性能降低;在经过15s烧蚀后,材料的质量损失为1.7g,质量烧蚀率为0.11g/s.材料的抗烧蚀机理为耐高温、耐冲刷的高强度陶瓷骨架以及高温下挥发吸热的金属Cu粘接剂,二者的综合作用使材料具有抗烧蚀性.     

金属燃料/水冲压发动机一次进水试验

介绍了金属燃料/水冲压发动机试验系统,采用非壅塞式构型实现了镁基金属燃料发动机一次加水后稳定燃烧,试验中进水流量稳定,补燃室与燃烧室压强变化相同.试验研究了一次水燃比和燃料燃速对发动机燃烧性能的影响,试验结果表明:当一次水燃比在一定范围内变化时,发动机燃烧效率和喷射效率随水燃比增加而先增加后减少;增加燃料燃速可提高发动机燃烧效率和改善发动机工作性能,但燃速增加需满足发动机长时间工作需求.      

镁基复合材料研究进展及新思路

镁合金是最轻的金属结构材料,然而其强度低、塑性和耐腐蚀性能差,严重限制了其作为轻金属材料在工程领域中的广泛应用。镁基复合材料因具有比强度高、比刚度高、比模量高、质量轻等优异特性,被认为是目前提高镁合金力学性能、实现其工业化应用最具优势的途径之一。本文着重介绍了碳纳米管、石墨烯、Si C等增强镁基复合材料研究现状。从增强体分散、界面结合及其结构稳定性等方面深入分析了目前镁基复合材料存在的瓶颈;从增强体表面改性、基体合金设计、复合材料制备工艺等方面探索了镁基复合材料的设计新思路;提出了镁基复合材料的发展趋势与研究方向。