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MgH2对含能材料点火燃烧性能影响的实验研究

2021-09-06徐司雨赵凤起杨福胜任晓斌

火炸药学报 2021年4期
关键词:功率密度传播速度氢化

张 洋,徐司雨,赵凤起,杨福胜,李 恒,任晓斌,吴 震

(1.西安交通大学 化学工程与技术学院,陕西 西安 710049;2.西安近代化学研究所 燃烧与爆炸技术重点实验室,陕西 西安 710065;3.山西北方兴安化学工业有限公司,山西 太原 030008)

引 言

将储氢材料引入含能材料中的作用主要体现在以下方面:一是储氢材料通过促进含能材料的热分解过程提升其能量水平;二是将氢引入固体推进剂中可以降低燃气的平均相对分子质量,从而提高推进剂比冲[1-4];三是储氢材料在乳化炸药中起到了敏化剂和含能材料的双重作用[5]。

氢化镁(MgH2)的储氢量为7.6%,放氢反应焓变为74.5kJ/mol H2,放氢温度在300℃左右,具有较高热稳定性[6]。因此,在含能材料领域内MgH2具有较大应用潜力。Selezenev等[7]认为,含有MgH2的硝酸铵(AN)、RDX 和HMX比含有Mg 的同种炸药具有更高的爆速。Hradel等[8]对含有MgH2的TNT、Tetryl 和C-4炸药爆炸性能进行了研究,认为MgH2有助于提高有机非起爆炸药的作功能力。刘磊力等[9]发现添加质量分数1.3%的MgH2使AP/Al/HTPB 复合固体推进剂的燃速提高了13.9%。姚淼等[10]在RDX 中加入MgH2,结果表明RDX 的分解热从159.22kJ/mol 降至133.69kJ/mol。魏亚杰等[11]在AN中加入MgH2后使其初始反应温度大大降低,同时发现MgH2先于AN 发生了分解反应,致使总的分解热下降。靳丽美等[12]通过氧弹量热法和DSC 研究发现在硝化棉中加入质量分数5%的MgH2后,体系燃烧热提高了6.5%。然而,随着MgH2添加量的增多,复合体系燃烧效率呈先上升后下降趋势。

采用激光作为激发源研究含能材料点火燃烧性能具有输出能量高、点火时间和能量可控、不受环境因素限制等优点。郝海霞等[13]综述了固体推进剂激光点火性能研究,指出其可以揭示固体推进剂点火性能和燃烧机理,并对点火模型的验证具有重要意义。蔚明辉等[14]采用功率为270W的激光点火实验台研究了3 种粒径的AlH3样品(中位径分别为21.88、86.16、136.00μm)的点火燃烧性能。张帆等[15]对单颗氢化铝的激光点火及燃烧特性进行了研究,同时也对MgH2激光点火燃烧性能进行了初步的探讨[16]。

MgH2在含能材料领域具有较大的应用潜力,但是目前研究主要针对MgH2与含能材料间的热作用及其对含能材料能量性能的影响,少有关于MgH2及其与含能材料混合物点火燃烧性能的探讨。为此,本研究通过激光点火的可视化实验,针对MgH2与5种典型含能材料(RDX、HMX、CL-20、FOX-7、ADN)的点火燃烧性能进行分析比较,从而为性能优良的复合含能材料体系开发提供指导。

1 实 验

1.1 实验材料

MgH2由北京有色金属研究总院提供;RDX、HMX、CL-20、FOX-7、ADN,均为西安近代化学研究所研制生产。

1.2 实验装置

实验中主要使用的仪器设备有扫描电镜(SEM)和激光点火系统。Carl Zeiss SIGMA场发射扫描电镜(SEM),由德国蔡司公司生产。激光点火系统主要由激光能源系统、实验容器、测试记录系统、点火过程高速摄影等4部分组成,如图1所示。

图1 激光点火试验仪器示意图Fig.1 Schematic diagram of laser ignition test instrument

实验中激光器出光信号与高速摄影相机连接,形成同步触发,实时采集点火燃烧图像。其中激光能源采用最大功率为120W、输出波长为10.6μm的CO2连续激光器(型号SLC110),激光束的光斑直径为5.0mm。实验中采用的激光热流密度(P)范围为28.274~124.868W/cm2,激光持续到点火反应发生以后;实验容器规格为Ф300mm×400mm,具有视窗可观察容器内点火过程,内置实验样品放置平台,激光束可垂直作用于样品中心表面;测试记录系统由TEK-DPO4034高性能数字示波器、台式计算机和光电测试电路,用于试验过程参数的测试、记录及数据处理。实验中激光频率为1000Hz,脉冲数为100,占空比范围为1%~40%。高速摄影相机为IDT OS10-4K CMOS相机,其拍摄速度和曝光时间分别设置为500fps和2000μs。为准确采集材料的点火延迟时间(td),本研究通过两种方法采集获得:一是通过测试系统读取,从测试系统获得激光同步信号,到接收到点火燃烧信号的时间间隔;二是通过高速相机图片读取,从高速相机接收到激光控制器触发同步信号开始采集的图片,到开始出现火焰图像的间隔时间。研究中同一工况下,两种方法测得的点火延迟时间一致。点火后燃烧火焰平均传播速度(vig-flame)通过点火后火焰前传距离增加值与火焰图像间隔时间的比值获得。为保证实验结果准确可信,实验中对同一激光功率密度下的样品进行3次平行实验,以3次平行实验结果的平均值作为最终实验结果。激光触发的方式为脉冲触发,实验中所选用激光触发的参数对应如表1所示。

表1 激光器触发点火参数Table 1 Laser trigger ignition parameters

1.3 点火试件制备

实验中称取一定量的样品(45~50mg)放入三氧化二铝坩埚(Ф5mm×5mm)样品池内,将坩埚内的样品通过振动自然点平,成为点火试件。实验混合物样品按照MgH2与含能化合物质量比1∶1、1∶2、1∶4、1∶8进行混合。混合物名称代号见表2。

表2 MgH2与含能化合物在不同混合比例下混合物的代号Table 2 The code number of MgH2 and energetic compounds at different mixing ratios

2 结果与讨论

2.1 MgH2点火燃烧特性

利用Carl Zeiss SIGMA场发射扫描电镜(SEM)得到MgH2的SEM照片如图2所示。

图2 不同分辨率下MgH2的SEM图Fig.2 SEM images of MgH2 at different resolutions

由图2可以看出,MgH2呈规则球形,与文献[17]报道的形貌接近,粒径约为1μm。

MgH2点火延迟时间随激光功率密度的变化曲线如图3所示。

图3 MgH2点火延迟时间随激光功率密度变化的曲线Fig.3 Curve of ignition delay time of MgH2 with laser power density

由图3可知,随着激光功率密度的增加,MgH2的点火延迟时间逐渐降低,这与激光点火能量增大后导致的材料表面升温和分解速率加快、进而引发氢燃烧的热反馈作用有关。同时由图3还可以看出,随着激光功率密度的增加,MgH2的点火延迟时间减小的幅度越来越小。MgH2在激光点火后的燃烧图像如图4所示。

图4 MgH2在不同激光功率密度下点火燃烧火焰图像Fig.4 Flame images of MgH2 igniting and burning under different laser power densities

由图4可以看出,其点火燃烧过程伴随着爆燃点和团聚燃烧,火焰呈黄色,火焰形貌较为不规则,且火焰脱离坩埚底部1~2mm,出现燃烧暗区。文献[16]研究表明,在激光作用下快速升温并分解出氢气和镁单质,氢气燃烧的同时镁单质融化;熔融态的镁单质在激光辐射和氢气燃烧热反馈共同作用下发生气化,产生的内应力使粉末发生破碎;同时,气态镁在接触氧气后发生气相反应,出现爆燃,并产生黄色火焰,这和本研究的现象一致。随着激光点火功率密度的提高,氢化镁发生爆燃的过程加快,爆燃的次数也随之增加。同时根据火焰图像还可以得到MgH2在激光功率密度54.276、80.020、106.240、124.868W/cm2点火后火焰平均传播速度分别为0.0643、0.1554、0.3161、0.3679m/s。结合在相应条件下的火焰图像(图4)可以看出,随着激光功率密度的提高,MgH2火焰传播速度增大,但是增大幅度是趋于减小的。

根据文献[16]和本研究表明,MgH2在激光作用下燃烧时,首先发生脱氢反应,激光作用下H2首先燃烧,在激光的持续触发下,Mg单质迅速呈熔融态,进而与O2发生异相反应并释放大量的热,与此同时在激光持续触发能量和氢气燃烧热反馈共同作用之下,熔融态镁单质的温度迅速升至沸点,最终发生气相扩散燃烧。因此通过火焰燃烧图像可看出,MgH2的点火燃烧过程伴随着爆燃点和团聚燃烧,这主要是因为激光具有较强的功率和能量,在激光的触发作用下,氢化镁材料由表面至内部以较快的升温速率升温,同时H2燃烧释放大量热的反馈作用下,从而使得团聚物内部产生了较大的内应力,随着激光的连续触发和氢化镁材料所接受能量的累积最终使粉末团破碎。而且通过氢化镁火焰燃烧图像可以看出,随着激光功率密度的增加,爆燃颗粒越多越密集,这是因为激光功率密度越高,加热速率越快,样品的更多表面可以达到镁的沸点,进而出现更多的爆燃点。同时观察氢化镁的燃烧火焰可以发现,火焰呈暗黄色,火焰形貌不规则。因此综合文献及本研究可以总结出氢化镁在激光作用下的燃烧步骤如下:

第一步,MgH2脱氢:

MgH2(s)→Mg(s)+H2(g)

(1)

第二步,H2氧化:

H2(g)+1/2O2(g)→H2O(g)

(2)

第三步,Mg单质熔融并异相反应:

Mg(s)→Mg(l)

(3)

Mg(l)+1/2O2(g)→MgO(s)

(4)

第四步,镁的气相扩散燃烧:

Mg(l)→Mg(g)

(5)

Mg(g)+1/2O2(g)→MgO(l)

(6)

2.2 MgH2对典型硝胺含能材料点火燃烧性能的影响

首先针对MgH2对RDX、HMX和CL-20 3种硝胺类含能材料的点火燃烧性能的影响进行了研究。图5为氢化镁与RDX及其不同比例混合物在不同激光功率密度下的点火延迟时间的变化曲线。

图5 MgH2与RDX及其不同比例混合物在不同激光功率密度下的点火延迟时间曲线Fig.5 Ignition delay time curves of magnesium hydride, RDX and their mixtures under different laser power densities

根据点火延迟时间结果可以看出,在5种激光功率密度下,MgH2/RDX混合物质量比为1∶1和1∶8时点火延迟时间为4种比例混合物中最小的;且在激光功率密度54.276W/cm2及以上时,混合物的点火延迟时间均小于MgH2与RDX单组分的点火延迟时间。同时4种比例混合物点火延迟时间均小于单组分RDX在该激光功率密度下的点火延迟时间,表明MgH2能够降低RDX的点火延迟时间同时促进其燃烧。

选取在点火后对比较为明显的火焰图像进行分析,在激光功率密度为54.276W/cm2下点火后MgH2/RDX的4种配比混合物的实时火焰图像如图6所示。

图6 激光功率密度54.276W/cm2下混合物激光点火燃烧火焰图像Fig.6 Flame images of mixtures laser ignition and combustion at laser power density of 54.276W/cm2

由图6可以发现,在RDX中加入MgH2后火焰形貌变得较为规则,且火焰根部紧紧贴着坩埚根部。同时,根据火焰燃烧图像可以计算出MgH2/RDX的激光功率密度为54.276W/cm2。点火后的火焰传播速度如图7所示。

图7 MgH2/RDX在54.276W/cm2激光功率密度下点火后的火焰传播速度Fig.7 Flame propagation velocity of MgH2/RDX after ignition at laser power density of 54.276W/cm2

由图7可以发现,在RDX中加入MgH2后在同一激光功率密度触发下点火,混合物MR1[m(MgH2)∶m(RDX)=1∶1]和MR8[m(MgH2)∶m(RDX)=1∶8]比例混合物的火焰传播速度大于MR2[m(MgH2)∶m(RDX)=1∶2]和MR4[m(MgH2)∶m(RDX)=1∶4]。这主要是由于不同含量的MgH2化学反应程度有所不同,会造成组分浓度变化,进而在一定程度上改变了材料燃烧的压力分布,进而导致气相中的速度不恒定。

氢化镁与HMX不同比例混合物在不同激光功率密度下的点火延迟时间曲线如图8所示。

图8 MgH2与HMX及其不同比例混合物在不同激光功率密度下的点火延迟时间曲线Fig.8 Ignition delay time curves of MgH2 and HMX and their mixtures under different laser power densities

由图8可以看出,在同一激光功率密度触发下点火,单组分HMX的点火延迟时间均小于单组分MgH2的点火延迟时间,即说明HMX的点火性能优于MgH2。混合物在5种激光功率密度下触发点火,混合物的点火延迟时间随着激光功率密度的增加而减小,在激光功率密度为80.020W/cm2及以后,随着激光功率密度增加,点火延迟时间减小的幅度很小。在较低激光功率密度时(28.274W/cm2和54.276W/cm2),在MgH2与HMX比例为1∶8时混合物的点火延迟时间最小,且均小于二者单质的点火延迟时间。而当激光功率密度为54.276W/cm2以上时,1∶1混合物的点火延迟时间是最小的,其次是1∶8比例的混合物,且比较接近。而当MgH2与HMX的质量比为1∶2或1∶4时,在5种激光功率密度下触发点火,混合物的点火延迟时间或接近或大于单组分HMX的点火延迟时间。因此可以认为对HMX而言,添加少量的MgH2(质量分数11.1%)利于HMX点火性能的提升。根据激光点火后的火焰燃烧图像可以计算出MgH2/HMX在激光功率密度为54.276W/cm2点火后的火焰传播速度,如图9所示。

图9 MgH2/HMX在54.276W/cm2激光功率密度下点火后的火焰传播速度Fig.9 Flame propagation velocity of MgH2/HMX after ignition at laser power density of 54.276W/cm2

由图9可以看出,MH2[m(MgH2)∶m(HMX)=1∶2]配比混合物点火后的火焰传播速度最小,其点火延迟时间也是在激光功率密度为54.276W/cm2下点火延迟时间最长的;MH8[m(MgH2)∶m(HMX)=1∶8]配比混合物点火后的火焰传播速度最大,其点火延迟时间也是在激光功率密度54.276W/cm2下点火延迟时间最小的。据此也可以认为对于HMX而言,添加质量分数11.1%的MgH2最有利于HMX燃烧性能的提高。

图10为MgH2与CL-20及其不同比例混合物在5种激光功率密度下的点火延迟时间曲线。

图10 MgH2与CL-20及其不同比例混合物在不同激光功率密度下的点火延迟时间曲线Fig.10 Ignition delay time curves of MgH2, CL-20 and their mixtures under different laser power densities

由图10可以看出,对于CL-20而言,其点火延迟时间与MgH2较为接近,根据实验结果可以发现在CL-20中加入MgH2后,同一激光功率密度下,混合物的点火延迟时间均小于单组分CL-20的点火延迟时间,说明MgH2可以有效提高CL-20的点火性能。同时,在5种激光功率密度下,表现出的趋势为MgH2与CL-20的质量比为1∶1的混合物点火延迟时间最小,其次为1∶8混合物,且两种比例混合物的点火延迟时间较为接近,且在激光功率密度为54.276W/cm2及以上时两者的点火延迟时间相差在0.001~0.002s范围内。而且MC1和MC8两种比例混合物的点火延迟时间均小于该激光功率密度下单组分MgH2的点火延迟时间,但MC2和MC4两种比例混合物的点火延迟时间或接近或大于该激光功率密度下单组分MgH2的点火延迟时间,这表明MgH2与CL-20质量比在1∶1和1∶8点火燃烧时具有相互促进的作用。MgH2/CL-20在激光功率密度为54.276W/cm2点火后的火焰传播速度如图11所示。

图11 MgH2/CL-20在54.276W/cm2激光功率密度下点火后的火焰传播速度Fig.11 Flame propagation velocity of MgH2/CL-20 after ignition at laser power density of 54.276W/cm2

由图11可以发现,MC2[m(MgH2)∶m(CL-20)=1∶2]和MC4[m(MgH2)∶m(CL-20)=1∶4]混合物的火焰传播速度大于MC1[m(MgH2)∶m(CL-20)=1∶1]和MC8[m(MgH2)∶m(CL-20)=1∶8]混合物的,且大于CL-20单质在激光功率密度54.276W/cm2下(2.69m/s)的火焰传播速度。因此对于CL-20,从提高其火焰传播速度而言,加入20%~33.3%的MgH2有利于提升CL-20的火焰传播速度。

火炸药高能添加剂的燃烧过程由同时发生的多个过程组成,在相对窄小的空间区域,伴随着物质的强烈放热和汽化。燃烧过程包括不同相的转换、凝聚相和气相的化学反应、凝聚相的扩散以及质量和热的传递过程[18-22]。分析MgH2与3种硝铵含能材料在激光触发作用下的点火燃烧相互作用机理和促进含能材料点火燃烧性能提升的原因在于:一是氢化镁引入后在激光作用下脱氢后氢的氧化释放大量的热量,在氢燃烧释能的过程中强烈的热反馈和强化作用下,促进了火炸药高能添加剂凝聚相表面的温度升高并迅速达到熔化温度;二是氢化镁分解产生的金属单质Mg,具有较高的导热系数,在火炸药高能添加剂由凝聚相至气相的相态转变中起到了“导热剂”的作用[23],加剧了火炸药高能添加剂相态的转变和气相温度的上升速率,进而促进了气相组分的流动、扩散,以及化学反应的加剧,最终加快了气相发生点火。此外,3种硝铵火炸药高能添加剂中,MgH2对CL-20点火燃烧性能提升效果更为显著,这主要是由于CL-20的燃烧过程主要由凝聚相过程控制,MgH2的添加可以有效增加凝聚相至气相的相态转变。

2.3 MgH2对FOX-7点火燃烧性能的影响

图12为MgH2与FOX-7及其不同比例混合物在不同激光功率密度下的点火延迟时间的变化曲线。

图12 MgH2与FOX-7及其不同比例混合物在不同激光功率密度下的点火延迟时间Fig.12 Ignition delay time of MgH2 and FOX-7 and their mixtures under different laser power densities

由图12可以看出,在FOX-7中加入MgH2后,混合物的点火延迟时间均小于单组分FOX-7的点火延迟时间,表明MgH2的加入能够有效促进FOX-7点火性能的提高。而且,同一激光功率密度下,混合物的点火延迟时间均小于二者单组分的点火延迟时间,这表明对于FOX-7和MgH2而言,二者在激光作用下,点火性能具有相互促进的作用。此外,在5种激光功率密度下,MgH2与FOX-7质量比为1∶1的混合物点火延迟时间最小,其次是1∶8比例的混合物,二者点火时间差为0.001~0.004s。在54.276W/cm2的激光功率密度及以上时,4种配比混合物的点火延迟时间已经相差很小(0.001~ 0.004s)。对比单组分RDX、HMX、CL-20的点火延迟时间发现,单组分FOX-7本身的点火延迟时间较长,但是当加入MgH2后点火延迟时间降低的幅度更大,表明从提升FOX-7点火性能而言,添加MgH2是很有利的。

图13为激光功率密度54.276W/cm2下点火后混合物火焰图像,经过计算分析获得MgH2/FOX-7在该激光功率密度点火后的火焰传播速度如图14所示。

图13 激光功率密度54.276W/cm2下点火后混合物的火焰图像Fig.13 Flame image of mixtures after ignition at laser power density of 54.276W/cm2

图14 MgH2/FOX-7在激光功率密度54.276W/cm2下的火焰传播速度Fig.14 Flame propagation velocity of MgH2/FOX-7 after ignition at laser power density of 54.276W/cm2

由图14可以看出,MF8[(m(MgH2)∶m(FOX-7)=1∶8]混合物的平均火焰传播速度最快,因此从对于提升FOX-7点火性能和火焰燃烧性能两个角度而言,添加质量分数11.1%的MgH2最有利。分析MgH2促进FOX-7点火延迟时间降低的原因,可认为有两点:一是MgH2在激光触发作用下分解产生的金属单质Mg和H2,氢的氧化释放热,氢化作用会有效地增加FOX-7表面温度,进而促进了FOX-7晶相转变。从FOX-7本身而言,FOX-7分子内及分子间存在大量氢键,且在升温过程中有转晶行为[141]。当遇到外界热刺激时,FOX-7由α相态向β晶相转变,消耗一定的热能,而这个过程中FOX-7分子内及分子间的氢键强度没有明显变化[24];二是在激光刺激持续加热和Mg作为“导热剂”以及H2燃烧释放能量强化作用下,加速了FOX-7相态转变。而金属单质Mg具有良好的传热性,同时H2氧化释放大量的热量,在热传导和H2释热强化作用下加速了FOX-7凝聚相至气相的相态转变,最终促进了FOX-7点火燃烧性能的提升。

2.4 MgH2对ADN点火燃烧性能的影响

图15为MgH2与ADN及其不同比例混合物在不同激光功率密度下的点火延迟时间曲线。

图15 MgH2与ADN及其不同比例混合物在不同激光功率密度下的点火延迟时间曲线Fig.15 Ignition delay time curves of MgH2 and ADN and their mixtures under different laser power densities

对于ADN而言,试验研究发现其点火性能受点火能量影响较大,在激光功率密度为28.274和54.276W/cm2时,ADN未被点着,且在激光功率密度大于54.276W/cm2时ADN被点着,但是ADN的点火延迟时间均大于同激光功率密度下MgH2的点火延迟时间。然而在ADN中加入MgH2后,混合物在5种激光功率密度下均被点燃,且混合物的点火延迟时间随着MgH2加入量的增加而减小。实验中单组分ADN在激光功率密度为28.274和54.276W/cm2触发点火下,燃烧有烟但没有火焰产生,采集系统未采集到点火触发信号,故未采集到该两种激光点火功率密度下的点火延迟时间,即说明该过程中ADN发生了无焰燃烧。在功率密度80.020W/cm2及以上时,对比上述研究发现,ADN点火延迟时间均大于相同激光功率密度下硝铵类、烷类单质含能化合物的点火延迟时间,说明ADN点火性能较差,这主要是由于ADN的燃烧对温度和压力很敏感[25]。然而,加入氢化镁后,ADN点火延迟时间有较大程度的降低,且在较低激光功率密度下也能够被成功点燃。此外,在同一点火功率密度触发下,随着氢化镁加入量的增加,点火延迟时间均被逐渐降低,说明氢化镁的加入能够有效提高ADN的点火性能。同时可以发现,同一激光功率密度下混合物的点火延迟时间均小于单组分ADN和MgH2的点火延迟时间,同样表明ADN和MgH2在激光作用下点火性能具有相互促进的作用。据此实验结果还可以看出,MgH2的加入可以有效降低ADN点火性能对温度的敏感性。

MgH2和ADN的3种比例混合物的在激光点火后的火焰燃烧图像如图16所示。

图16 MgH2与ADN混合物在激光触发点火后的火焰燃烧图像Fig.16 Flame burning images of MgH2 and ADN mixtures after laser ignition

由图16(a)可知,MA1[m(MgH2)∶m(ADN)=1∶1]混合物在54.276W/cm2激光点火后各个时刻下的火焰传播平均速度为2.493m/s;由图16(b)可知,MA2[m(MgH2)∶m(ADN)=1∶2]混合物在54.276W/cm2激光点火后各个时刻下火焰传播的平均速度为2.350m/s;由图16(c)可知,MA4[m(MgH2)∶m(ADN)=1∶4]混合物在80.020W/cm2激光点火后各个时刻的火焰传播平均速度为2.314m/s。而当MgH2与ADN的1∶8混合物在5种激光功率密度下点火触发火焰图像均很暗,这是由于ADN对温度和压力敏感,在常温常压下仅发生无烟燃烧,因此在ADN中添加少量的MgH2后,混合物燃烧仅可观察到金属颗粒飞溅的亮线。

分析MgH2促进ADN点火性能提升的原因在于,ADN的燃烧对温度和压力非常敏感,且燃烧过程是凝聚相反应控制的,在靠近燃面的熔融层中,ADN反应形成凝聚态AN及气态NO2,这时AN从表面离解,使表面维持在该压强下的温度,同时AN及ADN熔滴被带入气相[26-27]。当ADN与MgH2混合时,激光作用下MgH2分解为金属单质Mg和H2,在H2氧化过程会有大量的释热,在热反馈强化作用和激光热辐射共同作用下,使得燃烧表面温度和压力迅速增加,于是更多的AN和ADN熔滴被带入气相,即MgH2有效地促进ADN凝聚相反应进行,进而有效地促进了ADN点火性能的提升。

3 结 论

(1)对于RDX、HMX、CL-20而言,添加适当MgH2能够提升其点火燃烧性能;对于FOX-7而言,MgH2能够有效提升其点火燃烧性能;对于ADN而言,随着MgH2加入量的增加,点火性能提升越显著。

(2)MgH2提升含能化合物点火燃烧性能的主要原因在于:一是氢化镁释氢后,在氢燃烧释能过程中强烈的热反馈和强化作用下,促进了含能化合物凝聚相表面温度升高并迅速熔化;二是氢化镁分解产生的金属单质Mg,在含能化合物由凝聚相至气相的相态转变中起到了“导热剂”的作用,加剧了含能化合物相态的转变和气相温度的上升速率,进而促进了气相组分的流动、扩散,以及化学反应的加剧,最终加快了气相点火的发生。

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