研究开发

高能量系列硼粉燃料

(1)成果简介

无定形硼粉具有燃烧热值高、能量释放大等特点,作为高能燃料在航天、兵器、民爆等领域广泛应用。目前市场上普遍存在的B90硼粉纯度低(总硼含量约90wt.%)、点火燃烧困难、用于推进燃料制药工艺黏度大、有效硼加入量不足,限制了硼粉在重大装备中的应用进程。国内外研究表明,对硼粉进行纯度提升、表面复合改性及团聚制粒等处理方式是实现硼粉实用化的有效途径。矿冶集团北矿新材开发的高能量系列硼粉燃料,采用高效液相提纯技术实现了B95硼粉(总硼含量≥95wt.%)制备,具有活性高,燃烧热值大等特点;在国内首先开发出独特的“电爆雾化法制备活性金属复合硼粉”专利技术,实现了硼粉表面活性金属复合改性,缩短了硼粉点火延迟时间,燃烧效率较纯硼粉获得明显提升;同时,开发出了易崩散致密团聚硼粉,实现了不同粒径类球形团聚硼粉批量化制备,有效解决了硼粉由于粒径小、比表面积大导致难以大量添加到推进燃料中的难题。该成果推出的B95高纯超细硼粉、活性金属复合硼粉及易崩散致密团聚硼粉等高能量系列硼粉燃料已实现稳定批量生产,为国家重点装备的研制提供了关键原料保障。

(2)主要性能指标及适用条件范围

1)B95硼粉:总硼含量≥95%;Mg含量≤2.0%、O含量≤2.5%;粒度D50: ≤1μm;2)活性金属复合硼粉:活性物质复合量:M=3%~15%可控;点火延迟时间≤30ms;燃烧热值≥30MJ/kg;3)易崩散致密团聚硼粉:硼含量≥75%;粒度:20~40目,40~80目,80~120目;松装密度:≥0.75g/cm3。适用于高能推进剂、高威力火炸药、特种弹药等高能燃料。

(3)成果应用情况

高能量系列硼粉燃料已在航天固体推进燃料中获得规模应用,极大推动了重大装备研制进程;同时,产品积极向粉末冲压燃料、凝胶推进燃料、特种燃烧剂、干扰装备、高威力炸药等领域推广应用,对促进重大装备的升级换代具有重要意义。

(4)成果展示

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图1 95及高纯超细硼粉

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图2 活性金属复合硼粉

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图3 易崩散致密团聚硼粉