纳米铝粉在固体推进剂中的应用研究

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而纳米铝粒子不经熔化直接燃烧 不经熔化直接燃烧，且燃 不经熔化直接燃烧 烧得非常快，在燃烧面上就完全被氧化了， 形成的氧化物成为雾状并与燃烧气体达到 热平衡，并跟随着燃烧气体的流动。因此 含纳米铝粉的推进剂燃烧性能好，并且没 有凝聚现象。
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2.纳米铝粉的小尺寸效应 由于纳米铝粉颗粒小（球形，平均粒径 50nm ),具有较大的比表面积，增加了它与 气体反应物反应的机会，以较高的质量消 耗速度在靠近推进剂燃烧面处燃烧，因此 纳米铝粉对燃面有较高的热反馈，大大提 高推进剂的燃速。
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• 从表还可以看出，推进剂中加入纳米铝后， 推进剂燃烧热值降低，这表明，纳米铝粉 不能改善推进剂的能量性能。 • 同样研究表明，在固体推进剂中使用表面 钝化的超细铝粉，导致爆热降低，这和表6 相吻合。
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• 即NDZ-Al的活性铝含量以及燃烧热值均低 于普通-Al，因此，NDZ-Al推进剂的爆热值低 于普通-Al推进剂。
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实验指出，添加部分超细铝粉 （0.1~100nm ），将可提高燃速，降低压强 指数，大大改善推进剂性能，还具有教好 的抗凝聚性能和点火性能。
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可能机理
1.燃烧热行为不同 2.纳米铝粉的小尺寸效应
1.燃烧行为不同 普通铝粉燃烧时形成了凝聚，并且燃烧不 完全，因此有机会形成凝块，降低了燃烧效率。 微细铝粉的燃烧需经熔化 凝聚 燃烧 熔化—凝聚 燃烧三个阶 熔化 凝聚—燃烧 段，这是固体推进剂中铝粉不能迅速燃烧的一 个原因。
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总结
1.纳米铝粉对固体推进剂的燃烧性能有突出效 应 （1）燃烧速率是微米级铝粉的数倍； （2）燃烧完全、燃烧效率高； （3）有更好的抗凝聚性能和好的点火性能； （4）增加推进剂燃烧稳定性，提高推进剂燃 烧速率； （5）降低压强指数。
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2.纳米铝粉对固体推进剂能量性能的影响 （1）纳米粉状铝粉的燃烧热值和活性铝含量 均低于普通铝粉，但其单位质量活性铝的 燃烧热值和普通铝粉相差不大。 （2）纳米铝粉不能改善推进剂的能量性能， 加入纳米铝粉后，推进剂的能量反而降低。
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纳米铝粉对固体推进剂能量性能的 影响
从上面我们已经可以得出纳米铝粉对推 进剂的燃烧性能较普通铝粉有突出作用， 如提高燃速、反应完全、抗凝聚、较低点 火点、增加推进剂稳定性、降低压强指数。 那么它在推进剂能量特征方面有影响吗?
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燃烧热值
• 在表明纳米铝粉能量特征的方法中，测量 其燃烧热是最为直接的方法之一。 • 利用GR3500型氧弹式燃烧热量计测量不同 纳米的燃烧热值。
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• 从表3可以看出，NDZ-Al同Al203-Al的活性铝 含量均低于普通铝粉的活性铝含量。 • 为了进一步探索铝粉能量性能的规律，我 们将所测纳米铝粉的活性铝含量与铝粉燃 烧值结合起来。
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• 实验数据表明，对于普通铝粉和纳米粉状 铝粉，基本存在这样的关系：活性铝含量 越高，燃烧值越大。 • NDZ-Al同Al203的活性铝含量远低于普通铝粉， 从而导致其燃烧热值亦低于普通铝粉。从 单位质量燃烧热值来看，纳米铝粉与普通 铝粉的燃烧热值相差不大。
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• 实验发现，纳米铝粉的试剂燃烧热值要低 于普通铝粉的燃烧热值。 • 主要原因是，纳米铝粉自身的反应活性比 较高，易与与空气中的氧反应而失去自身 的性质，从而使得其燃烧热值低于普通铝 粉。
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活ห้องสมุดไป่ตู้铝含量
• 活性铝含量是评估不同类型铝粉能量性能 的一种方式。
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纳米铝粉在固体推进剂中的应 用研究
含能0901 夏晓红 20090848
摘要
介绍纳米铝粉对固体推进剂的燃烧性能 的突出效应，及阐述其燃烧作用的可能机 理，以及其对推进剂能量性能的研究。
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目录
. 引言 . 纳米铝粉在固体推进剂中的突出作用 . 反应机理 . 纳米铝粉对固体推进剂能量性能的影响 . 总结
引言
金属燃烧剂是现代固体推进剂的重要组 分之一，金属燃烧剂可以提高推进剂的爆 热和爆速。同时，燃烧生成的金属氧化物 微粒，起着抑制震荡燃烧的作用。
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铝粉由于密度高，耗氧量低，有较高的 燃烧焓，使得固体推进剂中可以有较高的 铝粉含量，对提高比冲作用相当显著。
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可是，普通铝粉和微米级铝粉由于长的 点火延迟和慢的燃烧动力限制了他们目前 的使用，他们在推进剂燃烧表面上凝结成 大的集块，延长了燃烧时间。同时，有可 能产生燃烧不完全，增加红外信号等缺陷。
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参考文献
［1 ］ 李葆萱，王克秀. 固体推进剂性能［M］. 西安：西北 工业大学出版社，1990 。 ［2 ］ 李疏芬，金乐骥. 铝粉粒度对含铝推进剂燃烧特性的 影响［J ］. 含能材料，1996 ，4（2）。 ［3 ］邓康清，王光天，王桂兰. 超细铝粉的燃烧特性及燃烧 模型［J ］. 固体火箭技术，1996 ，19（1）。 ［4 ］ 王桂兰，李疏粉，夏强，赵秀媛. 超细铝粉燃烧性能 研［J ］.兵工学报：火化工分册，1996 ，（2 ）。 ［5 ］ 朱济，李疏芬. 铝粉的辐射热反馈及对固体推进剂压 强指数的影响［J ］. 固体火箭技术，1998 ，21（1 ）。 ［6］ 夏强，李疏芬，王桂兰，金乐骥，赵秀媛. 超细铝粉在 AP／HTPB 推进剂中的燃烧研究［J ］. 固体火箭技术， 1994 ，（4 ）。
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纳米微粒由于具有小尺寸效应，表面效 应，量子尺寸效应，量子隧道效应等特点， 成功的成为了替代铝粉而作为固体推进剂 的成分。
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纳米铝粉在固体推进剂中的突出 作用
• 在HTPB复合推进剂中，加入含20%Alex与同 样含量的普通铝粉相比较。 • 实验是在一个高压密闭的环境下，通过对 比铝粉含量都为15%的片状YX76铝和球状 Alex在双基推进剂中的作用。
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• 实验表明，添加了Alex的固体推进剂爆热和 作用力提高了，燃速提高了近2倍。
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• 在AP粒度为3μm的HTPB复合推进剂中，当 铝粉的粒径分别为30μm,3μm,40nm时，实 验得出，对应的推进剂燃速分别为 1.473mm/s,1.524mm/s,48.26mm/s • 可以看出，当铝粉的粒径从微米级减小到 纳米级时，其燃速提高了30多倍。