[发明专利]一种含硼富燃料推进剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种含硼富燃料推进剂及其制备方法，本发明中首先对Al粉和B粉进行预处理去除表面杂质；然后将预处理后的Al粉和B粉按照摩尔比为1～1.2:2的比例混合，然后在惰性气体保护下进行球磨；将球磨后的混合物料在模具中进行压实，然后在密封环境、温度为600～750℃下烧结1～3h，即可得到含硼富燃料推进剂。本发明通过Al和B的复合，得到以Al为核心、AlB₂合金为外层的含硼富燃料推进剂，从而在燃烧过程中利用核心部分的Al以及AlB₂燃烧产生的Al₂O₃将B燃烧产生的易于粘附在燃料表面的B₂O₃及时从燃烧的燃料颗粒表面去除，从而改善了含B的富燃料推进剂的燃烧性能。

技术领域

本发明属于富燃料推进剂制备技术领域，具体涉及一种含硼富燃料推进剂及其制备方法。

背景技术

金属粉作为燃料在现代含能体系中已经得到广泛应用，是提高体系能量性能的重要途径之一。该类材料巨大的燃烧热可以有效提高推进剂的比冲，常用的金属燃料有Al、Mg、B、Li等材料，其中Al粉是最常用的燃烧剂，不仅提高了固体推进剂的燃速，增加了比冲，同时还可以降低压强指数。随着对材料能量性能指标要求的不断提高，B元素由于其高热值的特性越来越得到人们的关注。但是B在实际应用中还存在一些问题：点火困难、燃烧需氧量高、燃烧产物B₂O₃易于堵塞喷管、燃烧不充分等，尤其是B的燃烧不充分导致其实测燃烧热往往只能到达理论值的50％甚至更低，极大程度限制了其应用。因此，如何改善B粉的燃烧性能就成为迫在眉睫的难题。

为了改善B的燃烧性能，人们采用了各种方法对B进行表面修饰，同时也研究了多种混合改性的方法改善其燃烧性能，这些方法都能在一定程度上改善B的燃烧性能。浙江大学陈冰虹等研究了采用不同氧化剂包覆对硼基推进剂点火燃烧特性的影响(含能材料，2016，24(8):774-780)，结果表明，硝酸铵(AN)包覆的B基推进剂样品具有更低的起始反应温度，但其整体放热性能较差，硝基胍(NQ)、奥克托今(HMX)的包覆能有效提高B基推进剂的燃烧强度，缩短燃烧时间。

目前对B基材料的燃烧改性主要是在B基材料的表面进行改性，这其实并没有测定消除硼基材料燃烧过程中燃烧产物B₂O₃易于附着于B颗粒表面抑制其彻底燃烧的缺陷，使得B粉燃烧不能充分进行，另外，B粉的燃烧产物B₂O₃易于堵塞喷管。

发明内容

针对现有技术存在的不足和缺陷，本发明提供了一种含硼富燃料推进剂及其制备方法，解决现有的富燃料推进剂及其制备方法存在的燃烧不充分、燃烧过程难于控制、燃烧产物易于堵塞喷管的问题。。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种含硼富燃料推进剂制备方法，包括：对Al粉和B粉进行预处理去除表面杂质；将预处理后的Al粉和B粉按照摩尔比为1～1.2:2的比例混合后，在惰性气体保护下进行球磨，将球磨后的混合物料在密封环境、温度为600～750℃的条件下烧结1～3h，即可得到含硼富燃料推进剂。

优选的，所述的混合物料装入模具加压密封，然后经模压机模压后再进行烧结；所述的模压压力为0.8～1.2MPa。

具体的，所述的Al粉为纳米Al粉或微米Al粉，所述的B粉为无定形B粉。

具体的，所述的球磨过程中磨球与被磨物料的球料比为8～15:1。

具体的，球磨工艺为：先球磨30～40min，静置降温至系统温度为室温后再球磨30～40min，然后静置降温至室温；球磨环境为惰性气氛。

具体的，所述的Al粉的预处理过程为：用稀盐酸清洗Al粉表面氧化物，清洗后的Al粉采用去离子水冲洗去除表面残留的杂质、干燥。