一种高热值硼复合粉的制备方法与流程

本发明属于高能金属燃料领域，具体涉及一种高热值硼复合粉的制备方法。

背景技术：

1、硼粉具有高质量热值和高体积热值的特点，从理论上是冲压发动机富燃料推进剂最佳的现实燃料选择方案，含硼高能富燃料推进剂是充分发挥火箭冲压发动机最大性能优势的基础保障条件。然而，由于硼粉自身于自身熔、沸点高、耗氧量大、表面存在初始氧化层等因素致使硼很难被点燃，而且在硼燃烧过程中生成了氧化硼会以液膜形式包裹在硼颗粒表面，阻碍硼进一步氧化。因此，制备高热值硼粉十分必要，有助于提升硼粉在推进剂中的应用。

2、cn113929547a公开了一种高热值硼基复合粉及其制备方法，所述高热值硼基复合粉为无定形硼粉、微米铝粉和氧化剂在无水乙醇环境下的经过多步球磨复合，所获得燃烧热值＞32kj/g的硼基三元金属燃料，氧化剂为ptfe、fe2o3、cuo或moo3。cn114702362a公开一种具有内催化释能特性的金属燃料，该金属燃料包括铝、硼和钼，其中，铝用作基体，硼的质量占整个金属燃料总质量的0.5％～10％，钼的质量占整个金属燃料总质量的0.5％～3％。上述燃料具有较好的燃料热值，但铝的占比相对较高，而铝的熔点低，在燃烧过程中容易出现熔化和结块的问题，降低燃料的燃烧效率。

技术实现思路

1、基于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种低铝载量的高热值硼复合粉的制备方法。

2、本发明实现上述目的所采用的技术方案如下：

3、一种高热值硼复合粉的制备方法，包括以下步骤：

4、(1)将钼酸铵和硼粉在水中混合均匀后，蒸发，干燥；

5、(2)将步骤(1)干燥后得到的混合物与铝粉混合均匀，得到前驱体；

6、(3)将前驱体加热经氢气还原和合金化后，得到所述的高热值硼复合粉；

7、所述高热值硼复合粉中的mo含量为3～10wt％，al含量为0.1～3wt％。

8、优选地，氢气还原的温度为500～850℃。

9、更优选地，氢气还原时，先在500℃保温一定的时间，再在850℃保温一定的时间。

10、优选地，合金化的温度为1000℃以上。

11、反应机理：在500℃时钼酸铵进行分解成为钼氧化物，而微量铝粉可以促进钼氧化物的形成，生成纳米级别的钼氧化物颗粒。在850℃作用下，铝粉可能会和钼氧化物发生铝热反应，同时还会促进氢气对钼氧化物的还原。在1000℃高温下，未反应的铝还会成为钼和硼粉的粘结剂增加钼硼的键合力，促进硼粉的燃烧。

12、更优选地，在惰性气氛中进行合金化处理。

13、一种依上述制备方法制备得到的高热值硼复合粉。

14、优选地，所述高热值硼复合粉的燃烧热值在35kj/g以上。

15、上述高热值硼复合粉在制备富燃料推进剂中的应用。

16、采用氢气高温还原法制备纳米尺度钼或者钼合金来改善硼燃烧性能，同时采用少量铝粉作为还原剂和粘结剂，两者协同在低载量上提升了硼粉的燃烧效率。

技术特征：

1.一种高热值硼复合粉的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：氢气还原的温度为500～850℃。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：氢气还原时，先在500℃保温一定的时间，再在850℃保温一定的时间。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：合金化的温度为1000℃以上。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：在惰性气氛中进行合金化处理。

6.一种依据权利要求1-5任一所述的制备方法制备得到的高热值硼复合粉。

7.根据权利要求4所述的高热值硼复合粉，其特征在于：所述高热值硼复合粉的燃烧热值在35kj/g以上。

8.权利要求6-7任一所述的高热值硼复合粉在制备富燃料推进剂中的应用。

技术总结
本发明公开一种高热值硼复合粉的制备方法，其包括以下步骤：(1)将钼酸铵和硼粉在水中混合均匀后，蒸发，干燥；(2)将步骤(1)干燥后得到的混合物与铝粉混合均匀，得到前驱体；(3)将前驱体加热经氢气还原和合金化后，得到所述的高热值硼复合粉；所述高热值硼复合粉中的Mo含量为3～10wt％，Al含量为0.1～3wt％。与现有技术相比，本发明方法所制备的高热值硼复合粉在低钼和铝载量下能显著提高硼粉的燃料性能和效率。

技术研发人员：刘晓梦,董世新,王贵宗,高文晨,季相池,刘林林,郜俊震
受保护的技术使用者：江苏智仁景行新材料研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27