高热值氧化—可燃体系能量释放效率研究.pdf

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1、高热值氧化-可燃体系能量释放效率研究杨坤2015年6月中图分类号：TJ55;O69UDC分类号：544高热值氧化-可燃体系能量释放效率研究作者姓名杨坤学院名称机电学院指导教师崔庆忠副研究员答辩委员会主席焦清介教授申请学位专业硕士学科专业兵器工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年6月Researchonreleasingefficiencyofhighcalorificvalueoxidation-combustiblesystemCandidateName：KunYangSchoolorDepartment:SchoolofMechatronicalEngineeringFa

2、cultyMentor:Subprof.QingzhongCuiChair,ThesisCommittee:Prof.QingjieJiaoDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor：EngineeringMechanicsDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：June，2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工

3、大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要为了能使炸药具有高爆热，高爆容，在炸药配方中增添高热值（58.3MJ/Kg）的硼粉，同时不增加氧化剂的含量。但是单质硼的熔点和沸点非常高，难于熔化和气化，燃烧产物（B2O3）容易覆盖在未反应的硼粉的表面，阻碍其的进一步燃烧，导致硼的点火和燃烧性能较差，潜热不能完全释放，能量释放效率低，且常用的氧化剂高氯酸铵（AP）供氧量有限，另一种供氧量更高的氧化剂高氯酸锂（LiP）存在燃烧速度低，燃烧物气体含量低，作功

4、能力差等问题。本文为了解决上述可燃剂与氧化剂的矛盾，采用水热法使两种氧化剂与硼粉在微米量级上进行分子混合的措施，充分综合利用两种氧化剂的优点，实现了组分在微米量级的均匀分散，晶形有序性提高，利用氧化剂释放出的活性氧促进硼燃烧，促进了硼燃烧完全性，降低了硼燃烧产物的凝结，提高了含硼燃烧体系的能量利用率和能量释放效率。本文主要研究内容如下：（1）利用基于最小自由能原理，对配方热力学参数进行优化计算。结果表明，在以AP和LiP为氧化剂，B为可燃剂的体系中，B的最佳比例为21%，同时也验证了LiP可以提高含能材料的能量；当两种氧化剂AP/LiP为45%：55%时，燃烧热较高，气体含量也不会太低，

5、能够满足实际应用。（2）采用水热法制备出混合高氯酸盐与B的微米量级的混合产物，采用差示扫描量热法（DSC）研究了水热样品和机械混合样品的热分解性能，并利用扫描电镜（SEM）表征了不同蒸发温度下产物的微观形貌。结果表明：水热法处理，实现了原材料在分子间的均匀混合，对样品晶型的稳定和分解放热有一定的催化作用，而且蒸发速率越慢，效果越好。（3）采用p-t测试和燃烧热测试，研究了水热法样品的燃烧性能，结果表明：AP的存在能够改善LiP基的含能材料的燃烧性能和点火性能，同时LiP存在也可以改善AP基的含能材料的稳定性。水热法制备能有效地促进了硼的燃烧，降低了硼粒子燃烧过程中的凝结，提高了含硼燃烧体

6、系的能量利用率和能量释放效率。I北京理工大学硕士学位论文（4）将水热法处理混合氧化剂及硼粉的措施应用到水下炸药中，研究其对水下炸药能量的影响。结果表明：混合氧化剂及硼粉添加到炸药中，并用水热法处理混合氧化剂同硼粉，提高了水下炸药的总能量。关键词：高热值；水热法；高氯酸盐；重结晶；水下炸药II北京理工大学硕士学位论文AbstractTheaimofthispaperistocreatehighenergycompositionwhichhashighdetonationheatanddetonationvolume,withincreasingtheboroncontentandkeepi

7、ngthecontentofthemainexplosiveinexplosiveformulations.Wehopethatinthehighqualityvalueofboronpowderandhighvolumeheatreleasemoreenergyincombustion.Butthemeltingandboilingpointsofboronisveryhigh,itisdifficulttomeltandgasi