可应用于推进剂的高活性铝粉颗粒及其制备方法

本发明涉及固体推进剂，涉及一种可应用于推进剂的高活性铝粉颗粒及其制备方法。

背景技术：

1、铝含量高的固体推进剂，在实际应用中存在铝的燃烧不完全和燃烧凝聚相粒子团聚问题。为解决铝粉团聚问题，可加入氟化物对其进行改性。氟化物对于铝粉团聚有抑制作用，其原理为氟化氧化剂的热分解释放出的含氟强氧化性气体可以有效破坏铝的氧化铝外壳层，打开铝核与外部氧化剂接触的通道，增强铝的反应性，加快铝的点火进程从而改善铝粉的燃烧团聚问题。

2、采用有机氟化物作为铝粉燃烧促进剂，用于改善铝燃烧团聚，是目前解决铝燃烧团聚问题的一个重要发展方向。常见报道的有机氟化物可分为小分子有机氟化物([1]clayton n a,kappagantula k s,pantoya m l,et al.preparation,characterization,and energetic properties of metallized nanofibers[r].texas tech univ lubbockdept of mechanical engineering,2013.)和高分子有机氟化物([2]sun s,zhao b,zhangg,et al.applying mechanically activated al/ptfe in cmdb propellant[j].propellants,explosives,pyrotechnics,2018,43(11):1105-14)。

3、为探索氟化物改性铝粉的新领域，采用金属氟化物作为铝粉燃烧促进剂。现有金属氟化物/铝粉配方多作为铝热剂体系([3]liu p,li x,cheng l,et al.preparation andcharacterization of n-al/fef3 nanothermite[j].chemical engineering journal,2018,331:850-855.)，质量比约为50/50。目前将金属氟化物用于铝粉改性的研究，未见相关报道。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种可应用于推进剂的高活性铝粉颗粒及其制备方法。该高活性铝粉颗粒通过金属氟化物破坏铝粉外层致密的金属氧化物层，促进铝粉完全氧化，进一步加快铝粉的实际点火过程从而最终改善铝粉的燃烧团聚问题。

2、实现本发明目的的技术方案如下：

3、可应用于推进剂的高活性铝粉颗粒，由金属氟化物和铝粉组成，所述的金属氟化物选自氟化铁、氟化铜、氟化钴或氟化铋，所述的金属氟化物的质量占比为1～7％。

4、本发明的高活性铝粉颗粒中的金属氟化物的质量占比为1～7％，在该范围内金属氟化物能够很好的提高铝粉活性。若金属氟化物的含量过低，则会导致铝粉活性提升效果不明显，不能很好地抑制团聚现象的出现；若金属氟化物的含量大过高，则会导致高能组分含量过低，促进作用效果不如含量降低效果明显，系统总放热量降低。

5、优选地，金属氟化物的质量占比为5～7％，该占比下，金属氟化物能够进一步提高铝粉活性。

6、优选地，铝粉纯度≥99％，金属氟化物纯度≥99％。

7、优选地，铝粉的中位粒径≤30μm。

8、上述可应用于推进剂的高活性铝粉颗粒的制备方法，包括以下步骤：按比例，将干燥的铝粉和金属氟化物进行物理混合，混合均匀后，得到高活性铝粉颗粒。

9、优选地，铝粉和金属氟化物的干燥方法为：将铝粉和金属氟化物置于真空干燥箱中，70℃干燥24h。

10、与现有技术相比，本发明具有以下优点：

11、本发明通过在铝粉中加入金属氟化物，金属氟化物在低于铝颗粒熔融相变的温度下分解出的游离氟离子，游离氟离子以破坏铝颗粒氧化铝壳层的方式加速了铝颗粒内部铝核与氧化剂的反应；另一方面金属氟化物离解出金属离子则很快被氧元素氧化并充当传输氧的桥梁，即形成的新的金属氧化物可以进一步与铝粉发生反应。这使得固体推进剂中铝颗粒点火过程缩短，铝颗粒在燃面的停留时间相应减少，因此铝颗粒在燃面的团聚程度也被降低了；同时氟化铝的升华也有助于铝粉燃烧团聚体的破裂。

技术特征：

1.可应用于推进剂的高活性铝粉颗粒，其特征在于，由金属氟化物和铝粉组成，所述的金属氟化物选自氟化铁、氟化铜、氟化钴或氟化铋，所述的金属氟化物的质量占比为1～7％。

2.根据权利要求1所述的高活性铝粉颗粒，其特征在于，金属氟化物的质量占比为5～7％。

3.根据权利要求1所述的高活性铝粉颗粒，其特征在于，铝粉纯度≥99％，金属氟化物纯度≥99％。

4.根据权利要求1所述的高活性铝粉颗粒，其特征在于，铝粉的中位粒径≤30μm。

5.根据权利要求1至4任一所述的高活性铝粉颗粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按比例，将干燥的铝粉和金属氟化物进行物理混合，混合均匀后，得到高活性铝粉颗粒。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，铝粉和金属氟化物的干燥方法为：将铝粉和金属氟化物置于真空干燥箱中，70℃干燥24h。

技术总结本发明公开了一种可应用于推进剂的高活性铝粉颗粒及其制备方法。所述的高活性铝粉颗粒由金属氟化物和铝粉组成，金属氟化物为氟化铁、氟化铜、氟化钴或氟化铋，金属氟化物的质量占比为1～7％。本发明通过在铝粉中加入金属氟化物，在铝粉氧化释放能量的过程中，金属氟化物可破坏铝的氧化物外壳，促进铝的氧化反应，从而提高铝粉的能量释放效率。本发明的高活性铝粉可应用于航空航天领域，提高推进剂实际比冲。技术研发人员：李艳春,赵炜煜,李一帆,王杰,刘浩颖,宋东明受保护的技术使用者：南京理工大学技术研发日：技术公布日：2024/5/19