[发明专利]一种用于含硼推进剂的高能金属燃料

说明书

本发明涉及一种用于含硼推进剂的高能金属燃料，属于含能材料领域。以所述燃料配方总体质量为100％计，各组成成分及其质量分数为：铝粉75.0％～90.0％，硼粉10.0％～25.0％。所述燃料通过加氢球磨法制得。所述燃料中的铝硼粉弥补了传统铝粉燃烧热不足，释热效率低，能量增加受限的技术瓶颈，适用于含硼推进剂，显著提升了推进剂的比冲，应用前景良好；铝硼粉成本低廉，适合大规模生产。

技术领域

本发明涉及一种用于含硼推进剂的高能金属燃料，属于含能材料领域。

背景技术

金属粉密度大，反应热值高，燃烧时放出大量热能，能提高推进剂比冲和燃烧温度。另外，燃烧生成的固体金属氧化物微粒，还能起着抑制振荡燃烧的作用。固体火箭冲压发动机适合使用贫氧推进剂，金属燃料能够有效调节推进剂的贫氧水平和能量参数，因而金属燃料被广泛应用于固体火箭推进剂。金属铝粉因密度高，燃烧性能好，成本低而成为最普遍采用的金属燃料，但铝粉的质量和体积燃烧热值仅为硼的一半，且燃烧过程中容易熔化和结块，降低燃烧效率。镁铝金属粉能够有效改善金属铝的燃烧性能，但是镁密度偏低，且燃烧热值比铝粉还差，导致镁铝粉做燃料的推进剂的能量性能不理想。硼作为具有最高热值的单质固相燃料，无疑是提高推进剂能量性能的重要燃料。

然而硼粉着火点很高，其熔点高于2500K，如果完全用高热值的硼粉取代铝粉，会发生点火困难，即使发生燃烧，如果发动机中温度不足以维持后续燃烧，会造成大量硼粉不能燃烧，从而滞留在发动机内，造成事故隐患。因此，如何将硼粉用作推进剂燃料是一个工程难题。

发明内容

为克服现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种用于含硼推进剂的高能金属燃料，所述燃料可以改善推进剂的燃烧性能，提高推进剂的能量水平。

为实现本发明的目的，提供以下技术方案。

一种用于含硼推进剂的高能金属燃料，以所述燃料配方的总体质量为100％计，其中，各组成成分及其质量分数为：

铝粉 75.0％～90.0％，

硼粉 10.0％～25.0％。

一种本发明所述的用于含硼推进剂的高能金属燃料的制备方法，所述方法为加氢球磨法，具体步骤如下：

将玛瑙球、铝粉和硼粉放入球磨机的球磨罐中，在400℃～600℃的氢气环境下球磨，停止球磨，以15℃/min～60℃/min速率缓慢降至室温，然后停止通氢，在10mL/min～30mL/min空气气氛下缓慢氧化2h～6h后，制得本发明所述的一种用于含硼推进剂的高能金属燃料。

有益效果

1.本发明提供了一种用于含硼推进剂的高能金属燃料，所述燃料适应于含硼推进剂，解决了目前推进剂能量增加受限的技术瓶颈，显著提升了推进剂的比冲，在固体火箭发动机和远程导弹等领域具有广阔的应用前景。

2.本发明提供了一种用于含硼推进剂的高能金属燃料，所述燃料中的铝硼粉弥补了传统铝粉燃烧热不足，释热效率低的问题，为高能金属燃料制造与使用提供了新思路，铝硼粉成本低廉，适合大规模生产。

具体实施方式

下面结合具体实施例来详述本发明，但不作为对本发明专利的限定。

实施例1

一种用于含硼推进剂的高能金属燃料，以所述燃料配方的总体质量为100％计，其中，各组成成分及其质量分数为：铝粉90.0％，硼粉10.0％。

一种本实施例所述的用于含硼推进剂的高能金属燃料的制备方法，所述方法为加氢球磨法，具体步骤如下：