镁基复合粉体稳定化处理与其性能.研究

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1、l绪论硕士论文定；熔点为651℃，但在空气中的燃点为579。C，密度较小，属于轻金属。在用于推进剂时，一般需将金属镁超细化，制成超细粉体。超细Mg粉一般采用惰性气体雾化法制备【lo】。经超细化的金属镁粉(微米级)常温下能与水发生微弱的反应，放出氢气，同时生成氢氧化镁，并且生成的氢氧化镁容易沉积在镁粉微球表面，阻止内层Mg与水进一步反应。但是纳米级的镁粉性质很活泼，甚至能在空气中自燃。1．1．2金属镁粉在推进剂中的应用镁粉在推进剂中的应用一般有两种形式：①将超细化后的金属镁粉作为推进剂组分之一直接使用；②将镁粉与其他金属粉如铝粉预先制成合金粉末，再作为推进剂组分使用。以下分别介绍。超细金

2、属镁粉作为推进剂组分直接使用，作用和舢粉一样，主要目的是提高推进剂能量，同时改善推进剂的点火性能。Mg的体积能量密度比Al粉低，但Mg粉具有较好的点火和燃烧性能，常用于中等能量贫氧推进剂，或是与Al、B等燃料配合使用，以改善贫氧推进剂的点火、燃烧性能。前苏联于上个世纪60年代研制装备了第三代整体式固体火箭冲压发动机的SA．6导弹，发动机采用的就是贫氧推进剂，其主要成分为：M964％、NaN0324％，热值约为18．8MJ／kg，比冲小于4．9kN—Skg。1IIIJ。Mg的添加，可有效地提高舢粉的燃烧效率，这是因为Mg粉沸点低，且Mg燃烧所需要的理论空气量是常见金属中最少的，其一次燃烧

3、产物以气相为主，降低了凝聚相的含量，使发动机工作的极端情况下，仍能保持较好的燃烧效率；在补燃室充分燃烧时能为补燃室提供较高的燃温，促进Al化合物的充分燃烧。此外，Mg含量较高时，Mg可以与CO发生强烈的放热反应：M邸O_MgO+C，在Mg含量较低时，其含量增大不会造成燃气发生器的燃温下降。因此，Mg经常作为辅助添加剂与其它燃料混合使用，用来提高补燃效率【l引。但是由于Mg粉的热值较低，如果使用比例过高则会大大降低推进剂的热值、特征速度和比冲【13】。一般认为在贫氧推进剂中，与其他金属粉的比例为1：1比较合适【14】。Mg粉也能与其他金属粉制成合金粉末，再用于推进剂体系中。一般是与Al粉

4、，通过机械合金化的方法，制成AI／Mg合金粉末。通过机械搅拌、冲击、研磨等作用，一部分机械能使颗粒细化，另一部分则使表面活性得到增强，分子晶格发生位移，内能增大，使粒子呈现被激活状态，使得两种金属能均匀混合，变成固溶体，获得新的物理化学性能【”-171。得到的AI／Mg合金粉末，两种金属成分混合更均匀、结合更紧密，在用于推进剂时，在点火性能得到提高的同时，Mg元素的添加量更少。可在提高推进剂体系的点火性能的同时有效地保证能量性能。Mg的点火性能要比Al好，且更易与水发生反应，因此在用于金属／水反应燃料时，比～粉更有优势。2硕士论文镁基复合粉体稳定化处理及其性能研究1．2水反应金属燃料的

5、研究现状对于水反应金属燃料，俄罗斯、美国、日本等国家的研究人员自20世纪70年代起就开展了大量的基础性研究工作，取得了大量的成就；国内起步较晚，从2000年以后才开始进入试验研究阶段。1．2．1水反应金属燃料体系的设计一般用于水反应的金属燃料能量成分以AI、Mg为主。使金属与水发生快速而剧烈的反应，是金属用于水反应燃料的前提。添加一类可与水发生剧烈反应同时又生成酸或者碱的物质可提高金属与水的反应速率。有研究表明，在A巩O反应体系中，加入1％---5％的KF、NaF、LiF、AlF3、NaOH，可有效提高舢与水的反应速率，而NaF和KF对体系燃速的提高更为明显【墙】。这可能是因为以上化合

6、物与水接触时剧烈反应，放出大量的热，引发了水与砧粉的反应，同时这些化合物的加入能使氢氧化镁生成可溶性盐，不易沉积在舢粉表面，使得水能够与Al粉表面充分接触，有利于反应的进行。高能脉冲电流也可引燃A1／H20混合体系。有报导称，通过在AI／H20混合体系中，埋填一根金属丝，当给这根金属丝通一高能脉冲电流时，可在其周围形成大量熔化的金属铝热点，从而引发AI／H20混合体系的燃烧，产生高温高压气体1191。添加金属氧化物也可以提高砧与水的反应速率。有研究表明，将A1203加入砧粉中球磨混合，可有效提高～粉与水反应生成氢气的速率，且砧203质量分数越大，氢气生成速率越快，并且，可使舢粉在较宽的

7、pH范围内与水发生反应。研究还发现，不同规格的A1203对舢与水反应速率的影响极大I删。通过添加一定量的氧化剂，可有效地提高初始反应温度，改善金属／水燃料体系的点火性能。有研究表明，通过加入一定量的氧化剂，如NaN03、NH4C104、KN03(比例少于20％)，和金属粉末(AI、Mg)充分混合，按照设计加工成一定结构的药柱，当点火药点燃药柱时，药柱端面的金属粉被熔化，熔融的金属与氧化剂发生剧烈的反应，使得未反应的金属气化，与进入反应室的海水发