超細(xì)鋁基復(fù)合粉體燃燒機(jī)理研究.pdf

1、超細(xì)鋁基復(fù)合粉體是為了保證納米鋁粉活性而在其表面進(jìn)行包覆或復(fù)合處理得到的高性能復(fù)合材料。納米鋁粉尺度小、比表面積大、表面配位不全的特點(diǎn)，使得化學(xué)活性增加。將納米鋁粉作為含能材料添加劑，將有可能大大提升固體推進(jìn)劑和火炸藥的燃燒效果。因此研究納米鋁粉的燃燒性能、燃燒機(jī)理及其影響因素具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文設(shè)計(jì)了一種新型的用于固體微粒燃燒的定容燃燒系統(tǒng)，并基于定容燃燒系統(tǒng)對(duì)納米鋁粉燃燒性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,通過CHEMKIN軟件對(duì)納

2、米鋁粉燃燒性能進(jìn)行了模擬計(jì)算。
　　獲得的主要成果有：
　　1）搭建了一套定容燃燒系統(tǒng),完成了定容燃燒器、點(diǎn)火系統(tǒng)、測(cè)試系統(tǒng)等的設(shè)計(jì)、加工、校核，最終結(jié)果顯示該套系統(tǒng)可用于納米鋁粉燃燒機(jī)理實(shí)驗(yàn)研究。
　　2）基于定容燃燒系統(tǒng)，通過對(duì)比火焰結(jié)構(gòu)，燃燒彈體內(nèi)的溫度和動(dòng)態(tài)壓力的變化，以及對(duì)燃燒產(chǎn)物的顯微結(jié)構(gòu)及組成成分進(jìn)行分析，研究了不同初始?jí)毫?duì)納米鋁粉燃燒性能的影響。結(jié)果表明，納米鋁粉和空氣反應(yīng)生成復(fù)雜的氧化鋁、氮化鋁多型

3、體，隨著壓力的增大，反應(yīng)速率不斷增大，峰值壓力升高且達(dá)到時(shí)間縮短，但總放熱量大致相同。
　　3）建立納米鋁粉的準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)燃燒模型：內(nèi)表面、火焰面、凝結(jié)面和外邊界這四個(gè)無(wú)限小薄層將燃燒區(qū)域分為內(nèi)區(qū)、中區(qū)和外區(qū)這3個(gè)部分。基于CHEMKIN，采用包含8種組分和10個(gè)反應(yīng)的鋁粉與空氣燃燒反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行模擬計(jì)算。結(jié)果表明初始?jí)毫υ礁?，氧化劑擴(kuò)散速度越快，鋁液滴汽化潛能越小，鋁粉燃燒反應(yīng)速率越大，但壓力對(duì)中間產(chǎn)物的生成量沒有明顯的影響。初始溫度越