發(fā)布時間：2021-06-28 16:07

　　基于硼氫鹽化合物具有高燃速、高燃燒熱值等優(yōu)點,探索了兩種十氫十硼酸金屬鹽化合物（BHM）在富燃料推進劑中應(yīng)用前景。采用DCAT 21型動態(tài)接觸角/表面張力儀測量了BHM、AP、Mg、團聚硼、HTPB的接觸角,計算了固體組分與HTPB之間的粘合功W和鋪展系數(shù)S,結(jié)果顯示幾種固體組分與HTPB粘合劑相互作用大小次序為AP/HTPB>BH-2/HTPB>團聚硼/HTPB>Mg/HTPB>BH-1/HTPB,且SHTPB/BH-1較小,因為BH-1不能充分浸潤于HTPB粘合劑,界面間產(chǎn)生排斥作用,導(dǎo)致含硼氫鹽BH-1推進劑內(nèi)部出現(xiàn)裂紋。還研究了含硼氫鹽BH-2富燃料推進劑的流變性能、能量性能和燃燒性能。結(jié)果表明,用硼氫鹽BH-2替代團聚硼粉,能降低推進劑藥漿的表觀粘度和屈服值,提高推進劑實測熱值,其中,BH-2含量30%的B-2配方,推進劑藥漿的屈服值為44.5 Pa,表觀粘度為188 Pa·s,燃燒效率達到了93.2%。發(fā)現(xiàn)硼氫鹽使推進劑燃速降低,且產(chǎn)生大量的燃燒殘渣,這與燃燒產(chǎn)物中凝聚相碳（C）的大幅增加有關(guān)。依據(jù)硼氫鹽分解和燃燒特點,認為其適應(yīng)于燃料沖壓發(fā)動機。 

【文章來源】：固體火箭技術(shù). 2020,43(03)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

圖1 兩種硼氫鹽的SEM照片

對于硼氫鹽應(yīng)用中存在裂紋的工藝難題，利用兩種試樣，先后進行了大量的工藝試驗，如對于固化體系、鍵合劑體系、固體填料等多種影響因素，按照B-3配方，首先利用表界面性能影響小的Mg粉代替團聚硼進行了工藝試驗（30%Mg,10%B-H鹽），試驗代號分別為B-3-BH-1M、B-3-BH-2M。試樣的切面照片見圖2(a）、（b）。在BH-1M、BH-2M配方研究基礎(chǔ)上，將兩種硼氫鹽分別應(yīng)用于B-3配方，在10%硼氫鹽含量下，試樣的切面照片見圖2(c）、（d）。由圖2(a）、（c）可見，對于BH-1試樣，在含鎂和含硼富燃料推進劑中均存在裂紋；圖2(b）、（d）中，含BH-2試樣完整，說明含BH-1推進劑出現(xiàn)裂紋，并非由于硼氫鹽與團聚硼、Mg粉的相容性問題，而是由于BH-1與HTPB體系的界面問題。分析認為，BH-1表面極不規(guī)則，缺陷多，并結(jié)合幾種固體填料與HTPB粘合劑的作用強弱規(guī)律，可見硼氫鹽與HTPB粘合劑界面間鋪展系數(shù)、粘合功越小，兩者之間的物理吸附、交聯(lián)作用越弱；且BH-1的鋪展系數(shù)S最小，接近于0，不能充分浸潤于HTPB粘合劑，界面間產(chǎn)生排斥作用，固化過程產(chǎn)生了內(nèi)部應(yīng)力，集聚到一定程度，應(yīng)力釋放時產(chǎn)生了不規(guī)則裂紋，因此，硼氫鹽BH-1不適用于推進劑，重點選擇BH-2進行應(yīng)用研究。

研究了富燃料推進劑配方B-2和B-3的流變特性，結(jié)果見圖3。結(jié)果表明，隨硼氫鹽含量增加，團聚硼粉含量的減少，推進劑藥漿的屈服值和表觀粘度明顯降低，其中，BH-2含量較高的B-2配方，推進劑藥漿的屈服值為44.5 Pa，表觀粘度為188 Pa·s，推進劑的工藝性能改善。分析認為，硼氫鹽BH-2顆粒粒度分布范圍比富燃料推進劑中團聚硼顆粒小，且比團聚硼顆粒表面更規(guī)則，與HTPB粘合劑的界面作用強于團聚硼粉，因此，與HTPB粘合劑體系的界面粘接良好，不存在界面的反應(yīng)，替代團聚硼粉，將顯著改善工藝性能。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]十二氫十二硼酸鹽與推進劑組分的相容性[J]. 蘭艷花,單自興,繩利麗,楊榮杰.  火炸藥學(xué)報. 2017(06)
[2]二十面體多硼氫B12H122-陰離子化合物及其在火炸藥中的應(yīng)用研究進展[J]. 單自興,繩利麗,楊榮杰.  火炸藥學(xué)報. 2017(03)
[3]高熱值多面體硼氫化合物十氫十硼酸雙四乙基銨的合成、熱分解機理及動力學(xué)研究[J]. 薛云娜,李嬌毅,郝志軍,萬洪,趙海霞,李春迎,杜詠梅,陸居有,余秦偉,呂劍.  高等學(xué)�；瘜W(xué)學(xué)報. 2015(02)
[4]十氫十硼酸雙四乙基銨的熱行為及其與推進劑主要組分的相容性[J]. 龐維強,薛云娜,樊學(xué)忠,胥會祥,石小兵,李洋,李勇宏,王曉飛.  含能材料. 2012(03)
[5]高燃速推進劑用硼氫化物的研究進展[J]. 王為強,薛云娜,楊建明,李亞妮,余秦偉,梅蘇寧,呂劍.  含能材料. 2012(01)
[6]球形團聚硼顆粒制備工藝的優(yōu)化[J]. 樊學(xué)忠,龐維強,胥會祥,李勇宏,邵重斌.  火炸藥學(xué)報. 2010(01)
[7]高燃速調(diào)節(jié)劑——多面體硼氫化物[J]. 鄭遠洋,王敏文.  火炸藥. 1989(03)
[8]硼氫化合物作為固體推進劑高燃速調(diào)節(jié)劑的最新進展[J]. 唐松青,丁宏勛.  推進技術(shù). 1983(02)



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