為考察硼粉含量和環(huán)境壓強對硼粉燃燒效率的影響,采用90硼粉、95硼粉分別與助燃劑混合制備了不同硼含量樣品,利用氧彈量熱系統(tǒng)、激光粒度儀、熱重/差熱聯(lián)用分析儀、高壓差示掃描量熱儀和化學分析法研究不同環(huán)境壓強下不同硼含量樣品的硼粉燃燒效率變化規(guī)律和熱分解過程。結(jié)果表明:當硼粉與助燃劑質(zhì)量比小于1∶6時,助燃劑含量的增加對硼粉燃燒效率提升的作用大幅降低,且硼粉表面的氧化層極大阻礙了硼粉的燃燒;當硼粉含量較高時,環(huán)境壓強的升高加劇了樣品燃燒時的"冷壁效應",導致硼粉燃燒效率降低。綜合高硼含量樣品燃燒特點,通過改善硼粉燃燒環(huán)境,得到硼粉燃燒效率為73.74%的測試方法。 

【文章來源】：化工新型材料. 2020,48(S1)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

90硼粉和95硼粉的粒徑分布圖

硼粉在氧彈量熱系統(tǒng)中燃燒主要依賴助燃劑燃燒產(chǎn)生的環(huán)境溫度，因此研究助燃劑在不同環(huán)境壓強下的熱分解過程十分必要，助燃劑在不同環(huán)境壓強下的HPDSC曲線圖見圖3。由圖可知，隨著環(huán)境壓強的提高，助燃劑的熱分解峰位置向高溫區(qū)域移動，熱分解放熱量升高，其熱穩(wěn)定性提升，熱分解反應劇烈程度增加，表明助燃劑在高環(huán)境壓強條件下可為硼粉燃燒提供更高的溫度條件。然而，助燃劑在高環(huán)境壓強條件下燃燒速度大幅提升，高溫環(huán)境維持時間縮短，其燃燒產(chǎn)生的氣體以更高的流速將硼粉吹離高溫燃燒中心，導致大量硼粉因氧彈壁面的“冷壁效應”而未能充分燃燒。環(huán)境壓強2.0MPa條件下高硼含量樣品的HP-DSC曲線圖見圖4。由圖可知，在環(huán)境壓強2.0MPa條件下，硼粉的添加未導致熱分解峰出現(xiàn)明顯位移。此時，助燃劑熱分解放熱量為2396.9J/g,8號樣品[m(95硼粉）∶m（助燃劑）=1∶1]的放熱量為1787.2J/g，其中由助燃劑（0.5g）貢獻的熱量為1198.45J，由硼粉（0.5g）貢獻的熱量為588.75J，因此硼粉的放熱量僅為1177.5J/g，遠低于常壓下硼粉參與反應的放熱量，說明在高硼含量條件下，環(huán)境壓強的升高抑制了硼粉與助燃劑的凝聚相反應，導致硼粉燃燒效率低。

環(huán)境壓強2.0MPa條件下高硼含量樣品的HP-DSC曲線圖見圖4。由圖可知，在環(huán)境壓強2.0MPa條件下，硼粉的添加未導致熱分解峰出現(xiàn)明顯位移。此時，助燃劑熱分解放熱量為2396.9J/g,8號樣品[m(95硼粉）∶m（助燃劑）=1∶1]的放熱量為1787.2J/g，其中由助燃劑（0.5g）貢獻的熱量為1198.45J，由硼粉（0.5g）貢獻的熱量為588.75J，因此硼粉的放熱量僅為1177.5J/g，遠低于常壓下硼粉參與反應的放熱量，說明在高硼含量條件下，環(huán)境壓強的升高抑制了硼粉與助燃劑的凝聚相反應，導致硼粉燃燒效率低。結(jié)合圖3—4可知，高硼含量條件下硼粉燃燒效率與環(huán)境壓強變化趨勢相反。相比于提高樣品燃燒溫度，抑制樣品在燃燒時的氣體流動速度，減小氧彈量熱系統(tǒng)“冷壁效應”，延長維持燃燒的高溫環(huán)境時間變得更為重要。

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3113048