【摘 要】
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固体推进剂中所使用的普通铝粉由于其表面致密的Al2O3壳层和燃烧过程中的易凝聚行为限制了更高燃速推进剂的发展。因此研究更高反应活性、更高燃烧效率的功能化复合铝粉事关重要。目前多数研究集中在对铝粉进行单一组分的复合,对于其反应活性和燃烧效率提升效果有限。而在双功能化铝基复合燃料Al/PFPE/Cu2O中,全氟聚醚（PFPE）能够有效分解铝粉表面Al2O3壳层,Cu2O一方面可以作为氧化剂与活性铝发生
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固体推进剂中所使用的普通铝粉由于其表面致密的Al2O3壳层和燃烧过程中的易凝聚行为限制了更高燃速推进剂的发展。因此研究更高反应活性、更高燃烧效率的功能化复合铝粉事关重要。目前多数研究集中在对铝粉进行单一组分的复合,对于其反应活性和燃烧效率提升效果有限。而在双功能化铝基复合燃料Al/PFPE/Cu2O中,全氟聚醚（PFPE）能够有效分解铝粉表面Al2O3壳层,Cu2O一方面可以作为氧化剂与活性铝发生铝热反应,另一方面可以作为催化剂有效催化高氯酸铵（AP）的热分解,加速气态氧和能量的释放。二者协同提高铝的燃烧性能,可以较好地解决上述问题。本文利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、能谱仪（EDS）、傅里叶红外光谱仪（FTIR）、同步热分析仪（SDT/DSC-TGA）和高速摄像机等研究了Cu2O形貌结构、Cu2O和PFPE的含量、铝粉尺寸对铝粉燃烧性能的影响,分析了双功能化铝基复合燃料Al/PFPE/Cu2O的放热性能和燃烧机理。研究表明,在立方体、八面体和十二面体的Cu2O中,立方体Cu2O由于其更高的表面能而可以更有效促进Al的放热反应。在当量比大于1的前提下,Cu2O含量的增加有助于提升Al/PFPE/Cu2O系统的反应活性和燃烧效率。此外,铝粉尺寸对其燃烧效率有重要影响,纳米铝粉及其复合粉体的反应活性和燃烧效率均强于微米铝粉。当使用纳米铝粉和立方体Cu2O,Al/PFPE/Cu2O的质量比为3/4/3时,该双功能化复合铝粉表现出极好的燃烧性能,相对纯纳米铝粉的自蔓延燃烧时间（3.92 s）,其燃烧时间缩短至225 ms。将双功能化铝基复合燃料Al/PFPE/Cu2O添加至HTPB固体推进剂中,相比普通铝粉,测试表明其燃速在各个工作压强下均有显著提升。其中m-Al/5PFPE/2Cu2O表现出最佳的综合性能,其在6 MPa下燃速相对普通铝粉提升16%,高温抗拉强度提升9%。该复合材料表现出的优异的综合性能,为进一步提高固体推进剂燃烧效率提供了可行的解决方案。
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