目前国内外的研究表明,金属粉的粒度是决定其作用效果的关键因素之一,它影响着推进剂的燃烧性能。夏强、邓康清等研究了超细铝粉在AP/HTPB推进剂中的燃烧特性,发现小于1Pm的超细铝粉在低压下可显著提高推进剂燃速,并且降低压强指数,在对Alex燃烧特性和燃烧模型进行的研究表明,在中压区(2.94MPa—8.83MPa)推进剂燃面A1ex直接点火燃烧放热,提高了推进剂的燃速,在中压区,Alex能提高燃速,而普通铝粉无此作用;但在高压区,两者均能使推进剂燃速增加。对此提出了铝焰的概念,绘制了A1ex和铝粉对燃面能量的贡献曲线(图2)。
R01and用EEW工艺生产出超微结构的活性铝“A1ex”,其粒径为50—100nm。A1ex比普通铝粉易于氧化。DSC实验表明,在空气中将A1ex加热到450℃时就开始部分氧化,且放出大量的热,65℃和45℃C时A1ex在干燥空气中稳定性高,相对湿度较高时反应速度很快。Simonenkw等研究了含A1ex复合推进剂在不同压力下的燃烧特性,干燥的AP/A1ex混合物的差示分析表明,在270—330℃内有剧烈的放热转换;当用Alex完全取代商品级铝粉时,在1—9MPa内,燃速增大2—5倍,而压强指数降低。江冶等研究了普通级和纳米级铝、镍、铜金属粉对于HMX热分解特性的影响,结果表明,纳米铜对于HMX的凝聚相分解作用最为明显,它使HMX分解的起始温度提高了33.42℃,分解峰向低温方向移动了15.92℃,而且这种催化作用会由于纳米铜含量的减少或体系压强的增大而变弱,而其它金属粉对HMX分解峰的影响并个明显。赵风起等就纳米金属粉对GAP热分解特性在推进剂小的应用进行了研究,结果表明,金属铜对CAP的分解峰影响最大,纳米铜粉使GAP分解放热峰的峰值温度提前了33.2℃,普通铜粉使其提前了12.9℃,而其它如纳米镍粉、超细铅粉以及普通铝粉对GAP热分解特性的影响均不明显。用70nm的铝粉取代普通铝粉,可使改性双基推进剂的燃速提高4mm·s-1以上。纳米镍粉在推进剂中应用研究也表明,添加1%(质量)的纳米镍粉可使推进剂的燃烧效率提高100倍。纳米金属粉还具有很多义他优良的特性,若能成功地用于固体火箭推进剂中,能极大地提高推进剂的燃烧性能。
虽然纳米合金金属粉在团体推进剂中的应用还未见文献报道,但是可以预计,在固体推进剂中纳米合金金属粉也将有良好的应用前景。
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