纳米铁系金属粉和复合粉体的制备及对推进剂的催化性能研究

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1、纳米铁系金属粉和复合粉体的制备及对推进剂的催化性能研究摘要高能量高燃速固体推进剂是推进剂领域重要的发展方向，添加纳米金属粉作为燃烧催化剂是提高固体推进剂燃速和能量的有效方法之一。本文主要是针对固体推进剂用纳米金属粉催化剂的制备和应用来开展研究。一本文系统地开展了铁系纳米金属粉的制备、表征、防氧化、分散技术及其在AP、ADN及固体推进剂催化应用等方面的研究，得出了一些创新性的结果。针对高纯度、高产率纳米金属粉体的制备及催化应用问题，本文在充分考察各种纳米金属粉体制备方法的基础上，基于等离子体自由弧温度高、活性高、温度分布集中的特点，以铁系金属

2、Fe、Co、Ni为研究对象，主要采用等离子体方法制各了纯度高、平均粒径小，粒径分布均匀、团聚少的Fe、Co、Ni纳米粉体材料。不仅对纳米金属粉体的等离子体制备工艺参数进行了优化，而且从粉体质量控制因素及内在机理等多方面对制备过程进行了较系统的研究。首先，研究了等离子体法制各纳米粉体过程中氢气百分含量、电弧电流、气态总压等工艺参数对纳米粉体的产率及微观结构的影响，采用单因素工艺实验法探讨了主要工艺参数对粉体产率和粒度的影响规律。最终获得采用等离子体法制备铁系纳米金属粉体的优化工艺条件，利用X射线衍射()am)、透射电镜(TEM)、选区电子衍射

3、(SAED)、比表面分析(BET)等方法对所制备的纳米粉的晶型、形貌、粒径及比表面积等进行了研究，并对纳米金属粉的制备机理做了一些探讨。其次，利用化学还原法进行了纳米Co粉与CoB粉的制备研究，探讨了制备条件对金属粉质量与形貌的影响，并利用XRD、TEM等分析手段对所制备的样品进行了表征研究：对纳米Co粉和CoB粉的防氧化进行了研究，利用热重分析(TG)方法对其抗氧化效果进行了研究，对包覆前后的失重效果和催化效应进行了对比。另外采用微胶囊工艺开展了纳米Co粉在推进剂中分散技术的研究。最后，开展了采用等离子体法制备的纳米金属粉对复合固体推进剂

4、及其所用的氧化剂高氯酸铵(AP)的热分解的催化效应的研究。将纳米金属粉分别添加到AP和AP／HTPB复合固体推进剂中，用DSC方法研究了铁系纳米金属粉对AP和AP／HTPB复合固体推进剂热分解的催化影响效果，根据热分解峰温和表观分解热的变化来评价催化效果。并将纳米金属粉应用于AP／HTPB复合固体推进剂中，研究其对固体推进剂的燃速和压强指数的影响。另外，进行了纳米Co粉对氧化剂ADN热分解催化性能研究。关键词：纳米金属粉、催化剂、热分解、推进剂、燃烧Abstract博士学位论文ABSTRACTWiththedevelopmentofmode

5、mweapon，oneofthedevelopmenttrendofsolidpropellantsistoprovidehigherenergy,higherburningrate．Addingnanometalcatalysttopropellantisoneofeffectivemethodstoimprovetheburningrateandenergyofsolidpropellant．Thepreparationofnanometalcatalystandtheirapplicationinpropellantwereresea

6、rchediIlthisdissertation．hlthepresentwork,thepreparation,characterization,antioxidation,dispersionofferriousnanometalandtheircatalyticapplicationinAP,ADNandcompositepropellantwerestudied．Forthedevelopmentofthepreparationtechnologyofhighyieldnanometalparticlesandtheircataly

7、ticperformance，nanometalparticlessuchasFe，Co，Niwerepreparedbyplasma,whichhasmanyexcellentcharacteristicssuchashi【曲purity,smallaveragesize(about40nm)，narrowdistributionofgranularity(fromlOnmto100nm)，andfewagglomeration．Notonlywerethetechnicalparametersofpreparingnanometalpo

8、wderbyplasmamethodoptimized，butalsothepowderqualitycontrolfactorsandinnermechanismofprepa