【摘 要】
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镁颗粒具有较高的反应活性、体积能量密度和绝热燃烧温度等特性,被广泛应用于混合炸药、固体推进剂、烟火药等领域。关于镁颗粒的点火及燃烧特征的研究从20世纪60年代开始始
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镁颗粒具有较高的反应活性、体积能量密度和绝热燃烧温度等特性,被广泛应用于混合炸药、固体推进剂、烟火药等领域。关于镁颗粒的点火及燃烧特征的研究从20世纪60年代开始始终是含能材料研究领域的热点,但是关于球形镁微粒的点火与燃烧的基础研究并不充分。本文在总结国内外金属颗粒点火及燃烧研究的基础上,对空气气氛下单个微米镁颗粒的点火及燃烧特征进行了研究,主要工作如下:1.搭建了单个镁颗粒类悬浮激光点火红外热成像测温-高速显微成像同步实验系统,设计了镂空结构的单个镁颗粒载物台。光纤耦合半导体激光器可对点火阶段的能量输入进行控制,有利于颗粒点火模型的建立;红外热成像测温-高速显微成像可对点火及燃烧阶段的镁颗粒形貌及火焰形态与温度分布进行测试。2.采用功率为2~4W的连续激光在空气气氛中,对直径为400μm~1200μm之间的镁颗粒样品进行点火实验。由镁颗粒激光点火过程中的颗粒形态变化和温度分布推测镁颗粒点火机制。分析得到镁颗粒粒径及氧化层对点火延迟时间和临界点火温度的影响;对镁颗粒激光点火过程建立二维柱形点火模型并进行数值计算,得到点火过程中各特征参量变化规律。3.通过对镁颗粒燃烧过程中的颗粒形貌及火焰形态和温度分布的变化来推测镁颗粒燃烧机制。分析得到镁颗粒粒径和氧化层对燃烧温度和燃烧时间的影响;并通过研究燃烧产物的组分及热力学计算得出可能的化学反应。4.创新性地对镁-氧化剂核壳微簇的点火及燃烧特性进行了研究,分析了不同种类氧化剂对镁颗粒点火及燃烧的作用机理,并通过与单质镁颗粒的对比,得到了氧化剂对其点火及燃烧过程的影响。
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