路灯远程控制系统
高明;郭晓燕;邹美帅;杨荣杰
【摘 要】通过高能球磨工艺制备了高活性球磨镁／铝合金粉，并制备了两组镁／铝基水反应金属燃料推进剂，用固体推进剂燃速测试系统测定了其燃速。采用氧弹量热仪测定了推进剂的爆热值，并收集推进剂的一次燃烧固相产物，将其放置于水蒸汽高温管式炉中模拟二次燃烧。采用 SEM、XRD 及化学分析方法表征了水反应金属燃料的一、二次燃烧固相产物。结果表明，高活性球磨镁／铝合金水反应金属燃料推进剂具有更高的燃速和爆热值；二次燃烧产物剩余铝含量更低，二次燃烧产物反应更彻底；高活性球磨镁／铝合金能够改善其水反应金属燃料推进剂的一次燃烧效果，可提高其在二次燃烧中铝的燃烧效率。%High active ball-milling Mg-Al alloy powders were prepared by a high-energy ball-milling process from Mg-Al alloy.Two groups of Mg-Al based hydro-reactive metal fuel propellants were prepared.The burning rate of the propellant was measured by a burning rate measuring system of solid propellants.The value of heat of explosion of the propellant was measured by an oxygen bomb calorimeter and the solid products of primary combustion were collected.The second
屋面天窗ary combustion of the solid products of primary combustion was simulated in the water vapor high temperature tube furnace.The solid products of primary combustion and secondary combustion of hydro-reac-tive metal fuel propellants were characterized by SEM,XRD and chemical analysis method.Results show that high active ball-milling Mg-Al alloy hydro-reactive metal fuel propellants have higher burning rate and heat of explosion. The residual Al content in secondary combustion products is lower and the reaction of secondary combustion product is more thorough.High active ball-milling Mg-Al alloy can improve the primary combustion effect of hydro-reactive metal fuel propellants and the combustion efficiency of Al in secondary combustion.
【期刊名称】《火学报》
【年(卷),期】2015(000)002
【总页数】6页(P75-80)防水监控
【关键词】远程定向强声扩音系统材料科学;镁/铝合金;水反应金属燃料推进剂;高能球磨;一次燃烧;二次燃烧;固相产物
【作 者】高明;郭晓燕;邹美帅;杨荣杰
【作者单位】北京理工大学材料科学与工程学院，北京 100081;北京理工大学材料科学与工程学院，北京 100081;北京理工大学材料科学与工程学院，北京 100081;北京理工大学材料科学与工程学院，北京 100081
【正文语种】中 文
【中图分类】TJ55;V512注塑加工料筒
引 言
水反应金属燃料具有高能量密度的特点，在水下推进系统中有着广泛的应用前景，是新型超高速推进系统—水冲压发动机的首选燃料[1-5]。目前国内外关于水反应金属燃料的研究主要集中在镁粉和铝粉。虽然铝粉具有较高的能量密度，但其点火温度高，与水反应燃烧效率低；镁粉具有较低的点火温度以及较高的水反应活性，但其能量密度低、稳定性差[6]。周星等[7]研究了镁粉的高温水反应特性，发现Mg/H2O的反应速率随着温度的增加而增大，随着粒度的减小而增大。李是良等[5]系统研究了镁基水反应金属燃料的一次燃烧
金融交易系统过程，分析了镁基水反应金属燃料的热分解机理和一次燃烧机理，建立了镁基水反应金属燃料的一次燃烧模型。Foley等[8]研究了过渡金属包覆纳米铝粉，镍层可以有效保护纳米铝的活性金属含量。Armstrong等[9]研究发现小粒径铝粉的添加有助于增强/铝粉浆料的燃烧速率，并且纳米级铝粉的燃烧速率基本是与铝粉粒径的平方成反比。镁/铝合金粉具有高体积能量密度，同时能够将镁和铝各自的优良性能发挥出来，改善各自存在的缺点。Yasmine Aly等[10]通过改变球磨工艺，得到小尺寸镁/铝合金，进而提高镁/铝合金的氧化、点火和燃烧性能。Huang等[11]通过测定燃烧产物中铝的剩余量，研究了铝、镁/铝合金和高活性球磨镁/铝合金水反应金属燃料中铝的燃烧效率。但是关于镁/铝合金的活化和其水反应金属燃料推进剂的二次燃烧研究，尤其是一次燃烧产物在高温水蒸汽氛围下模拟二次燃烧的研究，国内外报道较少。
本研究通过高能球磨工艺制备了高活性球磨镁/铝合金，进而制备了两种镁/铝合金水反应金属燃料推进剂，测定了两组推进剂药柱的燃速和爆热值，并收集其一次燃烧固相产物。利用金属/水蒸汽高温反应试验装置模拟二次燃烧，收集和分析了二次燃烧固相产物组成，采用化学分析法测定其中剩余铝含量，研究了镁/铝基水反应金属燃料推进剂的一次燃烧和二次燃烧，以期为水反应金属燃料在水冲压推进剂中的应用提供参考。
1.1 材料和仪器
镁/铝合金，其中镁铝质量比为3∶2，唐山威豪镁粉有限公司；硝酸钠，北京化工厂；，粒径5～10μm，西安北方惠安化学工业有限公司；橡胶黏合剂，工业级，晨光化工有限公司；丙酮、氢氧化钠，分析纯，北京化工厂。
Simoloyer CM01-21型高能球磨机，德国ZOZ公司；MS2000型马尔文激光粒度衍射仪，英国马尔文仪器有限公司；209F1型热失重分析仪，德国耐驰公司；Parr6200型氧弹量热仪，美国PARR公司；X’Pert PRO MPD X型X射线衍射仪，荷兰PAN-alytical公司；TM3000型扫描电子显微镜，日立仪器(上海)设备有限公司。
1.2 推进剂的制备
高能球磨工艺参数如下：钢珠(100Cr6)直径为5.1mm，合金和钢珠质量比为1∶10，高能球磨保护气氛为氩气，旋转速度为1200r/min(运行48s)和800r/min(运行12s)，60s为一个循环，重复60次(即高能球磨时间为1h)，采用水冷系统降温。
将制备的高活性球磨镁/铝合金立即倒入塑料密封管中，然后将密封管放进干燥器中保存。
水反应金属燃料推进剂配方见表1。
将橡胶黏合剂溶解在丙酮中，其他固体组分在研钵中充分研磨混合均匀倒入溶有橡胶黏合剂的丙酮溶液中，将丙酮在一定温度下挥发，得到推进剂药粉，将药粉倒入自制的有机玻璃管中，在自制模具中用固定压力压制成药柱。
1.3 燃速的测定
采用固体推进剂燃速测试系统[12]测试燃速，测试系统示意图见图1。将包覆有机玻璃管的推进剂药柱放入燃烧室中，放在药柱的顶端，充氮气至3MPa，对连接的电阻丝施加30V的直流电压，初始温度为室温。扫描行数2000，扫描时间0.2ms。接通电源点火，扫描得到灰度图。根据药柱高度随时间的变化曲线，得到药柱的详细燃烧过程。取稳定燃烧段用最小二乘法即可计算药柱的平均燃速。从灰度图可以直观地看到燃烧过程中药柱端面随时间增加而均匀下降，得到药柱界面规律性和稳定性的燃烧图形，由此判断药柱横断面能否稳定燃烧，精度是否满足实验要求。
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