推进剂功能组分作用机理研究——(Ⅱ)丁羟/铝粉体系

在丁羟 /铝粉组成的实验体系中 ,通过测定药浆流变性的变化 ,研究了一些功能组分在推进剂中的作用机理。结果表明 ,醇胺络合物TEA·BF3 是推进剂中铝粉的偶联剂 ,在其它功能组分存在的条件下 ,仍能竞争吸附于铝粉颗粒表面。实验发现 ,在Al/HTPB/IPDI体系药浆中 ,TEA·BF3 与MAPO间存在明显的协同效应 ,使药浆流变性能显著恶化。文中对其它一些功能组分在药浆中的作用机理也进行了分析探讨。     

铝粉表面分子自组装对铝粉/聚醚胶片力学性能的影响

将自组装单分子膜（SAMs）技术应用于铝粉表面改性。设计并合成出DZ系列两官能团自组装分子，对铝粉表面进行改性处理，制备铝粉／聚醚胶片，测试了其力学性能，实验发现所采用的表面改性技术能有效地改善铝粉／聚醚胶片的力学性能，表面处理时间、温度、改性分子结构、溶液性质（浓度、pH、溶剂类别）等因素都能影响铝粉表面改性效果，从而影响聚醚胶片力学性能。     

复合固体推进剂燃速及压力指数的理论预测

本文在原始BDP多火焰燃烧模型的基础上,对多分散的氧化剂颗粒和扩散火焰距离进行了简化计算,对含铝和含催化剂的计算亦进行了简化处理。设计的程序较为简短,能在带FORTRAN语言的各种类型微型机上实行快速运算,计算与实测结果的对比,其精度在10％以内。理论计算还预示:凡能增大AP焰反应速度的燃速催化剂,具有大幅度提高燃速和降低压力指数的效果;选择的氧化剂颗粒级配若D(相当)接近80微米时,能达到提高燃速与降低压力指数的作用。     

铝基粉末燃料层流火焰传播速度实验研究

为研究铝基粉末燃料火焰传播特性,本文设计了气固两相本生灯型层流火焰实验装置,开展了铝基粉末燃料层流火焰传播速度的实验研究;获得了气流流速、颗粒相浓度等因素对空气中铝颗粒层流火焰传播的影响规律,并研究不同级配比例下的铝基粉末燃料的火焰传播性能。研究结果表明：在相同颗粒浓度条件下,提高气流速度会显著增加铝基粉末燃料层流火焰传播速度;在相同气流速度条件下,铝基粉末燃料层流火焰传播速度在铝颗粒浓度接近600 g/m³时达到最大值,而当铝颗粒浓度过低时,层流火焰无法稳定传播;此外试验结果还表明,利用中小粒径颗粒填充大颗粒间的孔隙,能显著提高铝基粉末燃料层流火焰传播性能。     

超细铝粉燃烧特性初探

实验和理论分析说明超细铝粉的燃烧特性不同于一般铝粉（Ｄ＝１０－３０μＭ）。其原因是在推进剂燃面铝粉的表面氧化反应产生的热量足以使超细铝粉点火燃烧，所以超细铝粉在剂燃面并发发生明显凝聚行为，而是倾向于单颗铝粒点火。因此，合理使用超细铝粉可使某些推进剂性能得到较明显的改善。     

纳米技术在固体推进剂中的应用前景

将纳米技术用在改善固体推进剂力学性能和催化燃烧方面，着重介绍了铝粉表面的分子自组装模型及表征方法，说明纳米技术在固体推进剂领域有广阔的应用前景。     

激光-感应复合加热法制备碳包覆纳米铝粉

为了探索固体火箭推进剂的新型燃烧剂,采用激光-感应复合加热法在CH4气和Ar气的气氛下制备了碳包覆铝纳米粒子。对这种纳米粒子进行了X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和高分辨透射电镜(HRTEM)的物相、形貌和结构分析,结果表明,该纳米粒子具有明显的核壳结构。差热分析(DTA)表明了碳包覆纳米铝粉在氧气氛中540℃左右剧烈氧化。简要讨论了碳包覆铝纳米颗粒的形成过程,即碳原子没有溶解在纳米铝颗粒内部,而是在铝颗粒的表面成核长大。     

Al/高氯酸铵复合粒子的制备及其性能表征

用溶剂-非溶剂法制备了Al/高氯酸铵(AP)复合粒子，并用TEM，SEM，XRD和ICP对其进行了表征。首先对复合粒子的热分析进行了DTA测定，并用相同比例的简单混合物来作对比；然后选用三组推进剂样品进行DTA测定，在每组样品中分别选用添加有Al/AP复合粒子和纯Al粉来作对比。结果表明，将Al粉与AP进行复合处理后，Al粉对AP的热分解有了一定的催化作用，而相同比例的Al粉和AP简单混合物中，Al粉对AP的热分解无明显催化作用；与加有纯Al粉的推进剂样品相比较，添加有Al/AP复合粒子的推进剂样品高温分解峰温降低，总放热量大大提高。这表明Al粉与AP的复合处理能显著提高AP与推进剂的热分解性能。     

大型水平管道中玉米淀粉/空气混合物爆炸过程的实验研究

在长为32.4m、内径为0.199m的大型长直水平管道中对玉米淀粉空气两相流的爆炸过程进行了研究。实验采用40J电火花引燃点火端4.2m范围的铝粉空气混合物所产生的爆炸波进行点火,对其燃烧转爆轰过程（DDT）进行了分析,并对不同浓度时混合物的燃爆情况进行了比较。浓度为689g/m3的玉米淀粉/空气混合物能在管道中完成燃烧向爆轰的转变,此浓度为本实验系统下的玉米淀粉的爆炸临界浓度上限,下限浓度为459g/m3。     

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。