Page 72 - 《含能之美》2019封面论文

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Al‐FeF 3 复 合 燃 料 的 制 备 及 应 用 性 能
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Al‐FeF 复合燃料组织、结构以及氧化性能的影响，并 DSC2920）测试复合燃料的受热氧化情况。测试条件为：
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通过优化球磨工艺制备了多个 Al‐FeF 复合燃料样品， 空气气氛，温度 40~1400 ℃，升温速率为 50 K·min 。
2.2.3
通过热重‐差示扫描量热联用技术（TG‐DSC）分析其在 单向拉伸试验
不同温度阶段的受热氧化情况。通过着火点测试和端 采用 INSTRON5567 型电子万能燃料试验机进行
单向拉伸试验。实验方法及数据处理采用部标 QJ924-
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燃 75 发动机测试，验证 Al‐FeF 复合燃料在固体推进
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剂中的工艺性能和燃烧性能。 1985。测试条件：常温，拉速为 100 mm·min ，通过对
拉伸曲线的处理得到最大抗拉强度，最大抗拉强度对应
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实验部分
的伸长率，断裂伸长率，初始模量（1%~3% 伸长率）。
2.2.4
2.1 试剂与仪器 小型发动机试车及残渣收集
将装好推进剂的小型试验发动机固定在试车台
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球型铝粉（Q1），自制；FeF ：98%，百灵威试剂；硬
上，点火后测量记录压强和工作时间。利用得到的压
脂酸：分析纯，国药试剂。
PM‐400 高 能 球 磨 仪 ，德 国 莱 驰 公 司 ；MIKROU‐ 强‐时间曲线，求出燃烧时间和平均工作压强，再由药
柱肉厚除以燃烧时间求出此平均压强下的燃速。根据
NA Super（1220/750）手 套 操 作 箱 ，上 海 米 开 罗 那
发动机在试车前后的质量差，计算出发动机试车生成
（Mikrouna）机电技术有限公司；Vario EL Ⅲ型元素分
的残渣质量，进而得到单位质量推进剂的残渣生成率。
析 仪 ，Lementar 公 司 ；环 境 扫 描 电 镜 ，美 国 FEI 公 司
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Quanta650；DSC 2920 型高压差示扫描量热仪，美国 结果与讨论
TA 公司；PARR1266 氧弹式量热仪；WL1 型撞击感度
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仪；VM1 型摩擦感度仪。 Al⁃FeF 3 复合燃料 SEM 形貌及 EDS 能谱表征
2.2 实验过程 根据高能球磨的作用机理，铝粉会在物理力的作
2.2.1 燃料制备 用下不断发生塑性变形产生大量的新鲜界面，组织结
采 用 德 国 莱 驰 PM‐400 高 能 球 磨 仪 进 行 Al‐FeF 3 构会随着球磨时间不断发生变化。固定球料比 10⁘1，
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复 合 燃 料 的 制 备 ，使 用 的 原 料 为 球 型 Al 粉（Q1）、 转 速 390 r·min 的 球 磨 工 艺 ，将 不 同 球 磨 时 间 的
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FeF 、硬 脂 酸 共 40 g。 将 原 料 按 照 一 定 比 例 加 入 到 Al‐FeF 复合燃料进行扫描电镜分析，具体结果见图 1。
250 mL 不锈钢球磨罐中，加入一定量不锈钢磨球作 由图 1 可知，复合燃料组织结构的演变历程可概括为：
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为球磨介质，球料比为 10⁘1，转速 390 r·min ，惰性 在球磨初期（图 1a），由于金属的延展性，球状的铝粉
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气体保护，按不同时间要求进行球磨。球磨结束后， 会变成扁平状的金属薄饼，一部分 FeF 会’嵌入‚铝粉
在手套箱（MIKROUNA Supen（1220/750）出料。 的表面及浅表层；接着（图 1b），随着球磨的时间的延
2.2.2 燃料表征 长，金属薄饼的颗粒尺寸下降，同时数个扁平的铝粉会

采用环境扫描电镜（美国 FEI公司 Quanta650）进行 发生冷焊作用，使得扁平状的铝粉颗粒堆积形成多层
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表面形貌及元素分布分析，采用 XRD 测试方法分析铝基 复合颗粒，厚度增加，一部分表面层的 FeF 会被包裹入
复合燃料中添加剂在铝基母体的体相和表面相的成键情 多层复合颗粒的内部；最后（图 1c），多复合颗粒在球
况，通过高压热重‐差示扫描量热联用仪（美国 AT 公司 磨作用下发生断裂，扁平状的多层复合颗粒进一步切

a. 2 h b. 4 h c. 8 h
图 1 不同球磨时间 Al‐FeF 3 复合燃料 SEM 形貌
Fig.1 SEM pictures of the Al‐FeF 3 powders after different milling time

CHINESE JOURNAL OF ENERGETIC MATERIALS 含能材料 2019 年 第 27 卷 第 9 期 （720-728）