Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Влияние состава пороха на эффективность действия катализаторов горения Ньен Чан Аунг

Влияние состава пороха на эффективность действия катализаторов горения
<
Влияние состава пороха на эффективность действия катализаторов горения Влияние состава пороха на эффективность действия катализаторов горения Влияние состава пороха на эффективность действия катализаторов горения Влияние состава пороха на эффективность действия катализаторов горения Влияние состава пороха на эффективность действия катализаторов горения Влияние состава пороха на эффективность действия катализаторов горения Влияние состава пороха на эффективность действия катализаторов горения Влияние состава пороха на эффективность действия катализаторов горения Влияние состава пороха на эффективность действия катализаторов горения Влияние состава пороха на эффективность действия катализаторов горения Влияние состава пороха на эффективность действия катализаторов горения Влияние состава пороха на эффективность действия катализаторов горения
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Ньен Чан Аунг. Влияние состава пороха на эффективность действия катализаторов горения : диссертация ... кандидата технических наук : 05.17.07 / Ньен Чан Аунг; [Место защиты: Рос. хим.-технол. ун-т им. Д.И. Менделеева]. - Москва, 2008. - 159 с. : ил. РГБ ОД, 61:08-5/568

Содержание к диссертации

Введение

1. Литературный обзор 8

1.1. Механизм горения порохов 8

1.2. Горение компонентов порохов 26

1.3. Влияние состава порохов на скорость их горения 28

1.4. Термическое разложение компонентов порохов 31

1.5. Катализ горения порохов 37

2. Экспериментальная часть 55

2.1. Объекты и методы исследования 55

2.1.1. Характеристика используемых веществ 55

2.1.2. Методы исследования 56

2.2. Влияние катализаторов на горение порохов различного состава с различной калорийностью

2.2.1. Нитроглицериновые пороха на основе коллоксилина (57%) 65

2.2.2. Пороха с пониженным содержанием коллоксилина (50%) . 71

2.2.3. Пороха на основе коллоксилина и ДНДЭГ 79

2.2.4. Пороха на основе коллоксилина и ДНТЭГ 83

2.2.5. Пороха на основе низкоазотной (10,25% N) НЦ и ДНДЭГ . 84

2.2.6. Порох на основе НЦ (10,25% N) и ДНТЭГ 86

2.2.7. Пороха на основе низкоазотной (9,3%N) НЦ и ДЭГДН 87

2.2.8. Влияние различных порошков на эффективность действия 92 ФМС при горении пороха №6 (50/50)

2.2.9. Влияние РЬ02 и РЬОг +СиОна горение пороха Н 99

2.3. Исследование структуры и состава поверхности горения порохов различного состава с МСОз, ФМС и РЬОг

2.3.1. Пороха на основе низкоазотной НЦ и ДЭГДН 106

2.3.2. Нитроглицериновые пороха 115

2.3.3. Исследование структуры поверхности горения пороха Не РЬОг в области низкого давления

2.4. Определение температурного профиля в волне горения низкокалорийных порохов

2.5. Обсуждение результатов 142

2.5.1. Катализ горения порохов различного состава 142

2.5.2. Закономерности горения низкокалорийных порохов 144

Выводы 151

Список литературы

Введение к работе

Изучению закономерностей и механизма горения баллиститных порохов посвящены многочисленные исследования, проведенные более чем за 60 лет. Именно с изучения закономерностей горения порохов начали разрабатываться методологические подходы к исследованию механизма горения энергонасыщенных материалов и к разработке теории горения. На основании фундаментальных работ, проведенных в ИХФ РАН, ФЦДТ «Союз», РХТУ им. Д.И. Менделеева, РАН и др. сформулирована физико-химическая модель горения порохов. Однако, до сих пор в проблеме горения порохов имеются малоизученные вопросы, так как исследования, в основном, проводились на составах средней (порох Н) и повышенной теплоты горения (порох НБ). Закономерности и механизм горения низкокалорийных (низкотемпературных) порохов, состав которых существенно отличается от указанных выше, почти не исследованы. Такие пороха могут использоваться в различных газогенераторах. Поэтому изучение их горения является весьма актуальной задачей не только в научном, но и в практическом плане.

Много нерешенных вопросов и в катализе горения порохов, хотя этой проблемой занимались многие исследователи, в том числе и за рубежом, и в которой получены чрезвычайно важные практические достижения. Действительно, широкое использование баллиститных порохов в качестве ракетных топлив стало возможным за счет введения в их состав катализаторов горения. Наиболее эффективными и широко используемыми из них являются комбинированные, состоящие из соединений свинца, меди и сажи. Катализаторы снижают зависимость скорости горения порохов от давления в некотором его интервале, в котором эффективность их действия падает с ростом давления, поскольку уменьшается возможность образования на поверхности горения развитого сажистого каркаса, играющего определяющую роль в катализе горения. Однако, известны некоторые

5 данные о том, что при низком давлении указанные катализаторы слабо увеличивают скорость горения пороха Н и слабо влияют на горение низкокалорийных составов. Причины отмеченных фактов непонятны, так как возможности образования на поверхности горения сажистого каркаса при уменьшении калорийности пороха и давления должны увеличиваться. В целом, можно заключить, что исследований зависимости эффективности действия различных катализаторов от состава порохов в широком диапазоне давления проведено явно недостаточно. Такие исследования представляют собой не только научный, но и практический интерес для регулирования зависимости и(р) порохов в диапазоне пониженного давления, используемых в противоградовых ракетах, и низкотемпературных составов для газогенераторов. Цель работы

1. Изучение закономерностей и механизма горения низкотемпературных порохов. 2. Установление зависимости эффективности действия катализаторов от состава и теплоты горения пороха в широком диапазоне давления и изучение некоторых аспектов механизма их действия.

В работе решались следующие задачи:

  1. Изучение влияния фталата меди - свинца (ФМС) и карбоната никеля на скорость горения порохов различного состава и теплоты горения.

  2. Изучение влияния различных порошкообразных наполнителей на эффективность действия катализаторов при горении высококалорийного модельного пороха.

  3. Изучение влияния катализаторов на горение пороха Н при различном давлении и начальной температуре заряда (То).

  4. Определение температурного профиля в волне горения низкокалорийных порохов.

  5. Электронномикроскопические исследования структуры поверхности горения погашенных порохов и определение её элементного химического состава.

Научная новизна

Впервые систематически изучено влияние различных катализаторов на горение порохов различного состава.

Установлено, что независимо от состава пороха катализ горения происходит, если на поверхности горения формируется развитый сажистый каркас, на котором происходит накопление частиц катализатора. Формирование этого каркаса чрезвычайно чувствительно к различным факторам: давлению, наличию компонентов, способствующих образованию каркаса, содержанию азота в НЦ, типу основного пластификатора и др., что обуславливает сложное влияние катализаторов на зависимость скорости горения порохов от давления.

Впервые изучено распределение температуры в волне горения низкокалорийных (Q.M <3000 кДж/кг) порохов. Установлено, что зона над поверхностью их горения отличается от таковой для ранее изученных порохов средней (порох Н) и высокой калорийности (порох НБ) наличием в ней участка, на котором происходит падение температуры от максимального значения, превышающего расчетное, до термодинамической величины за счет протекания эндотермических реакций углерода с СОг и Н20, и более высоким значением Тш хотя скорость их горения в ~2 раза ниже, чем у пороха Н.

Показано, что независимо от состава пороха кинетика разложения к-фазы является единой, энергия активации ведущей реакции составляет около 80 кДж/моль. Практическая значимость работы

Результаты работы могут использоваться при компоновке низкотемпературных порохов для различных газогенераторов с регулируемой скоростью горения и при разработке порохов для противоградовых ракет со слабой зависимостью и(р) в области низкого давления (2-3 МПа).

7 Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, литературного обзора, экспериментальной части, обсуждения результатов, выводов, списка литературы, включающего 71 источник. Работа изложена на 159 страницах машинописного текста, содержит 79 рисунков и 48 таблиц. Публикации

По теме диссертации опубликовано 7 статей, одна из которых в ведущем рецензируемом научном журнале, входящим в список, утвержденный ВАК.

Автор выражает благодарность и признательность профессору Денисюку А.П. за руководство научной работой и помощь при проведении научных исследований и обсуждении результатов.

Автор благодарит в.н.с, к.т.н. Демидову Л. А., а также преподавателей и сотрудников кафедры ХГВМС РХТУ им. Д.И. Менделеева, студентов-дипломников, которые оказали большую помощь при проведении исследований.

Горение компонентов порохов

Известно, что скорость горения зарядов порошкообразных ВВ зависит от их плотности. В литературе имеется относительно мало данных по горению этого высокополимера. Так, в [1] приводится зависимость и(р) для коллоксилина в широком диапазоне давления - от атмосферного до 125 атм. Отметим, что в работе приводится массовая скорость горения, но не указывается плотность прессованных зарядов и содержание азота в образце (для коллоксилина содержание азота лежит в пределах 11,8-12,2%). Отмечается, что с увеличением содержания азота скорость горения возрастает, но данные не приведены. Если принять, что плотность зарядов использованных в [1] составляет —1,55 г/см , то расчет показывает, что зависимость линейной скорости горения от давления имеет вид: u = 0,465р (р 25-120 атм). В интервале более низкого давления скорость сильнее зависит от давления: и = 0,296р0 8 . Отметим, что по данным, полученным в РХТУ Андросовым А.С. [23] и Михалевым А.В. (данные отличаются между собой на -3-5%) скорость горения коллоксилина существенно выше чем указано в [1] (например, при давлении 4 МПа в -1,4 раза). Возможно, это связано с различием (в пределах -0,4) в содержании азота, и с физико-химической неоднородностью образцов этого полимера. Однако, значение v при р 20 атм для сравниваемых образцов близки (-0,7). Нитроглицерин

Горение НГЦ и других жидких нитроэфиров впервые было изучено Андреевым КК [1]. Горение НГЦ при давлениях меньше атмосферного носит неустойчивый характер, что обычно вызывает его затухание. В небольшим интервале давления (20- 300 мм рт.ст) скорость горения НГЦ выражена линейной формулой и = 0,0067 + 0,216 р0 83. При атмосферном давлении в трубках небольшого (0,5-1,5 м) диаметра скорость горения составляет -1,44 мм/с. НГЦ, загущенный 2% пироксилина, горит со скоростью -1,75 мм/с.

Неустойчивость горения жидких взрывчатых веществ была теоретически предсказана академиком Л.Д Ландау. Он показал, что нормальный режим горения, заключающийся в испарении жидкости, прогреве и химической реакции в парах, является неустойчивым. Возмущение, возникающее во фронте такого горения, стремится возрастать по амплитуде во времени. Факторами, препятствующими искажению фронта, являются сила тяжести, поверхностное натяжение и вязкость ВВ. Максимальная скорость, допускающая нормальное невозмущенное горение выражена уравнением:

где, им - массовая скорость горения (г/см2.с); ак — поверхностное натяжение между жидкостью и её насыщенным паром при температуре кипения (дин/см); рг - плотность газообразных продуктов горения (г/см3); 5Ж — плотность жидкости (г/см ).

Если скорость горения превышает значение, рассчитанное по вышеприведенной формуле, то горение может быть неустойчивым (затухать или распространяться на турбулентном режиме). Так, при давлениях больше 11 атм [24] и скорость горения НГЦ на порядок больше, чем полученная экстраполяцией зависимости и(р) в области пониженных давлений. Динитрат диэталенгликоля (ДНДЭГ) и другие нитроэфиры

Метилнитрат, нитрогликоль (НГЛ), ДНДЭГ и этилнитрат [1] горят медленнее, чем нитроглицерин. Соответственно интервал давления, в котором горение идет на нормальном режиме, для них больше: для метилнитрата до 1,75 для НГЛ до 20, для ДНДЭГ до 55 и для этилнитрата до 80 атм (для НГЦ - до 0,4 атм).

В [1] отмечается, что более детальное изучение переходной области, проведенное С.В.Чуйко показало, что переход с прямой и(р) для нормального горения на прямую турбулентного горения происходит по сложной кривой. Для НГЛ скорость в этой области больше, чем это соответствовало бы прямой турбулентного горения; для ДНДЭГ и этилнитрата в узких трубках (4-5 мм) она оказывается несколько ниже. Эти особенности связаны с двойственным влиянием турбулизации на горение - нарушая прогретый слой, она затрудняет горение и может приводить даже к его затуханию. С другой стороны, увеличивая поверхность контакта между газообразными продуктами горения и жидкостью, турбулизация может ускорять горение.

Основные отличия НГЦ от НГЛ заключаются, во-первых, в большей скорости горения, во-вторых, в том, что турбулентность горения возникает у НГЦ при давлении около 0.05 МПа, при котором еще нет вторичного пламени, и в-третьих, в том, что эта турбулентность приводит не к ускоренному пульсирующему горению, а к затуханию (вследствие резкого усиления теплопотерь и сильного увеличения критического диаметра горения).

Устойчивость горения жидких нитроэфиров в соответствии с теорией Л.Д. Ландау существенно увеличивается при повышении их вязкости за счёт растворения в них различных полимеров, например, нитроцеллюлозы.

Для нитроглицериновых желатин, содержащих 3,2; 5,0 и 8,5% коллоксилина зависимость и(р) в широком (до 150 атм) интервале давлений была определена Г.Н.Беспаловым [24].

Показано, что в этом диапазоне содержания высокополимера скорость горения желатин заметно не изменяется, а зависимость и(р) может быть выражена линейной формулой и = 0,5 + 0,037.р, см/с). Если рассчитать эту зависимость в виде u=Bpv, то и = 7,96р0 74. Динитротолуол (ДНТ)

Горение ДНТ было изучено А.П. Денисюком с сотр. Показано, что в трубках d = 7 мм он начинает гореть при давлении выше 2 МПа и горит с образованием большого количества сажи в 15 раз медленнее, чем НГЦ.

Термическое разложение компонентов порохов

Подавляющее большинство работ по изучению кинетики термического разложения нитроцеллюлозы (НЦ) выполнено при температурах ниже 200С. Первые исследования ставили своей целью определить её химическую стойкостью в условиях длительного хранения и поэтому проводились (насколько позволяла чувствительность существовавших в то время методов) при возможно более низкой температуре. Верхний предел по температуре устанавливался развитием теплового взрыва. В этих исследованиях температура не превышала 170С.

Обзор работ по распаду НЦ приведен в [1]. Прежде всего отметим, что скорость газообразования и её изменение во времени сильно зависит от того, остаются ли газообразные продукты распада в контакте с НЦ или удаляются. В первом случае распад идет со значительным ускорением, а во втором оно существенно меньше.

В [1] приводятся данные по распаду НЦ, полученные различными авторами. Так, для пироксилина №1 (13% азота) по данным Рогинского С.З. и

Сапожникова A.M. в интервале температур 90-135С константа начальной скорости распада при удалении газообразных продуктов равна К=1021ехр(-49000/RT), (Е кал/моль), а при температуре 140-155С К = 1022 ехр(-48000/RT): для коллоксилина (11,85% азота) в растворе (концентрация 1%) в интервале 165-200С, К = 1018 exp(-43000/RT) Е, кал/моль (данные R.D Smith, 1952г.).

В [26] изучен распад пироксилина №1 (13,35% азота). Как видно из таблицы 1.4.1., значения Е и К0, полученные в опытах в присутствии продуктов распада существенно меньше, чем в вакууме (при откачке газов, давление -10" мм рт.ст.). Однако константы скорости распада, рассчитанные по различным Е и Ко в сравнительно узком интервале температуры (135-160С) отличаются всего лишь в -2,6 раза.

Скорость распада на одну нитратную группу слабо растет по мере увеличения их содержания в образце, при этом скорость отрыва NO2 у первичного углеродного атома (Сб) в -14 раз меньше, чем у вторичных углеродов- С2 и Сз [27]. По данным [28] соотношение скоростей отрыва N02 от Сб, Сг и Сз составляет 1:8:18.

Отметим, что начальная скорость разложения твердой НЦ в несколько раз ниже, чем скорость разложения жидких нитроэфиров с близким строением, поэтому в растворах скорость разложения НЦ растет. Это необходимо учитывать при расчете скоростей и степени (ц) разложения НЦ в к-фазе при горении баллиститных порохов.

Важно отметить также следующий факт. Установлено [29], что распад НЦ в замкнутом объеме со временем протекает с ускорением, степень которого зависит от температуры и m/v (отношение массы НЦ к свободному объему, в котором происходит распад). Например, при m/v = 0,03-0,06 при температуре 70 С на момент выделения 4 см /г. скорость возрастает в 6 раз, а при 140С - в 1,7 раза. Поэтому можно полагать, что применительно к температурам в к-фазе горящего пороха скорость распада за счет вторичных реакций не должна сильно возрастать.

В [8] изучена кинетика тепловыделения пироксилина №2 при повышенных температурах (220-300С), приближающихся к температуре в к-фазе при горении пороха. Исследования проводили на специальной импульсной калориметрической установке. Возможное влияние газофазных реакций исключалось проведением опытов в вакууме (0,05 - 0,5 мм рт.ст.) В основном опыты проводились на пленках вещества толщиной0,5 мк 8 2 мк. Попытки использовать более толстые пленки (толщиной 10 мк и выше) показали, что в них не удается поддержать равномерное протекание разложения, несмотря на то, что температура в опытах была значительно ниже критической, рассчитанной по формулам теории теплового взрыва. Визуальные наблюдения за поведением пленок пироксилина при их нагреве показали, что при температуре -220 он становится жидким. О появлении пузырьков в начале бурного разложения при самовоспламенении пироксилинового пороха в вакууме ранее сообщалось в [3].

Нитроглицериновые пороха на основе коллоксилина (57%)

В первой серии опытов исследования проводили на образцах, содержащих 57% коллоксилина, 40% пластификаторов, 2% централита №2 (Ц) и 1% индустриального масла (И.М.). Величину Q изменяли за счёт изменения соотношения основного пластификатора (НГЦ) с дополнительными «холодными» пластификаторами - ДНТ и ДБФ. Величину QK рассчитывали по термохимическим коэффициентам (Рт.х.) отдельных к компонентов: Q . = Ът- р , где m — содержание компонентов в % [69].

В качестве катализаторов использовали фталат меди свинца (ФМС) с размером частиц 1-3 мкм и карбонат никеля (d = 5 мкм).

В табл. 2.2.1. представлены составы порохов, значения теплоты горения (С)ж) И расчётные значения температуры горения (Тг) при давлении 4 МПа. Видно, что по теплоте горения образцы отличаются в 2,1 раза, а по величине Тг — в 1,3 раза.

Эффективность действия добавок оценивали величиной Z=Uk/U0, (где Uk и U0 скорость горения образца пороха с катализатором и без него) и влиянием их на коэффициент v в законе горения U=Bpv. Рассмотрим влияние 3% ФМС и 3% №СОз на горение указанных порохов.

Порох №1 (0 =2151 кДж/кг)

Из рисунка 2.2.1 видно, что обе добавки существенно изменяют скорость горения этого пороха. При диаметре заряда 7 мм образцы с катализаторами начинают гореть при давлении 0,2 МПа, а пороха без них — с 1 МПа. Для этого низкокалорийного пороха эффективность действия №СОз выше, чем ФМС. Например, при р = 2 МПа в 1,5 раза. Влияние добавок падает с ростом давления (рис. 2.2.2), поэтому на кривых U(p) для катализированных образцов имеются участки с низкими значениями v (табл. 2.2.2).

Горение катализированных образцов начинается с давления 0,15 МПа, а образца без них - с 1 МПа (рис. 2.2.3). Для образца с №СОз, как и для образца с меньшей калорийностью, на кривой и(р) имеется 3 участка. При давлении до 4 МПа карбонат никеля слабее ускоряет горение пороха, чем ФМС, а выше давления 8 МПа - сильнее.

Зависимость Z(p) для ФМС (рис. 2.2.4) такая же, как и для образца №1: величина Z довольно резко падает с ростом давления, что приводит к значительному (до 0,14) снижению величины v в интервале давления 8-18 МПа (табл. 2.2.3).

В случае №СОз зависимость Z(p) носит сложный характер (рис. 2.2.4): имеется слабый минимум (при р=2 МПа), после которого Z слабо растёт и достигает максимального значения (р 11 МПа), при этом коэффициент v несколько повышается до 0,92; выше 11 МПа величина Z падает, что приводит к резкому снижению значения v (табл. 2.2.3.).

Порох №3 (0 .=2967 кДж/кг)

В области давления до 5 МПа свинцово-медный катализатор оказывает более сильное влияние на скорость горения пороха, чем МСОз (рис. 2.2.5). Начиная с 0,5 МПа (при более низком давлении образец без катализатора не горит), эффективность действия ФМС падает. Поэтому значение v уменьшается сначала до 0,47 (табл. 2.2.4), а затем до -0,46.

Карбонат никеля до давления 2 МПа очень слабо ускоряет горение этого пороха (рис. 2.2.5). С ростом давления влияние добавки увеличивается, достигая максимума при р = 9 МПа (в этом интервале значение v равно 1,1) Выше 9 МПа величина Z начинает уменьшаться, поэтому значение v становиться равным 0,14.

Исследование структуры и состава поверхности горения порохов различного состава с МСОз, ФМС и РЬОг

На рис. 2.3.1 представлены электронномикроскопические фотографии поверхности горения пороха (состав №24), загашенного при давлениях 4 и 8 МПа. Видно, что на гладкой поверхности эталонного образца при Р = 4 МПа имеются плотные сажистые образования высотой до 100 мкм и углубления круглой формы размером от десятых долей микрона до 80 мкм. Степень покрытия поверхности горения (а) сажистыми образованиями составляет -20%, углублениями —15%. С ростом давления сажистых образований на поверхности становится меньше (а 10% и высота до 30 мкм), а количество углублений размером до 120 мкм существенно возрастает (а 30%), при этом значительно увеличивается доля мелких лунок.

С введением в порох 3%ФМС структура поверхности горения существенно меняется (рис. 2.3.1). При 4 МПа на гладкой поверхности наблюдаются плотные образования круглой и вытянутой формы, которые покрывают 40% поверхности горения. Размер образований от 50 до 200 мкм, высота до 100 мкм, они расположены как по - отдельности, так и группами. Поверхность образований многослойная.

С ростом давления до 8 МПа количество образований на поверхности горения становится больше, но они несколько меньше по размеру (от 20 до 150 мкм) и ниже по высоте (до 50 мкм). Однако, степень покрытия (а) ими поверхности горения при Р=8 МПа практически такая же, как и при Р=4 МПа, — 35%. При этом наблюдается почти одинаковая и эффективность действия катализатора: величина Z при Р=4 МПа составляет 1,4, а при Р=8 МПа - 1,3.

Поверхность горения пороха с 3% МСОз при Р=4 МПа (рис.2.3.1.) гладкая со вздутиями и трещинами, на ней видны плотные образования различной формы размером до 150 мкм и высотой до 60 мкм.

Электронно-микроскопические исследования, проведенные при больших увеличениях, показали, что такие образования имеют сложную многослойную структуру, они состоят из мелких (0,1 - 3 мкм) круглых включений. Во многих образованиях просматриваются полости. Агломераты покрывают 35% поверхности горения, а эффективность действия катализатора при этом составляет 1,3. Аналогичная картина наблюдалась и при горении данного пороха с 3% ФМС: при а —35% величина Z составляла

1,3 При давлении 8МПа, когда эффективность действия 3% №СОз высока (Z = 2,6), структура поверхности горения (рис.2.3.1.) существенно меняется: на ней наблюдается хорошоразветвленный сажистый каркас и агломераты округлой формы размером до 80мкм. Степень покрытия поверхности горения каркасом при этом давлении больше (а 50%), чем при Р=4МПа, при этом наблюдается и более сильное каталитическое действие №СОз (величина Z с ростом давления от 4 до 8 МПа возрастает от 1,4 до 2,6).

На рис. 2.3.2. представлена структура поверхности горения пороха с 6,5% ДБФ (состав №26), загашенного при Р=4МПа. На гладкой поверхности горения видны сажистые многослойные образования неправильной формы размером до 300 мкм и высотой до 100 мкм. Они покрывают 30% поверхности горения. Вокруг образований просматриваются круглые углубления размером до 20 мкм. В отличие от состава №24, не содержащего ДБФ, на поверхности горения данного пороха углублений значительно меньше ( х 5%) и они существенно меньше по размеру.

С введением в порох 3% ФМС на поверхности горения существенно увеличивается количество плотных образований (рис. 2.3.2.). Степень покрытия ими поверхности горения при Р = 4 МПа составляет 40%, а величина Z=l,4. Образования имеют извилистую форму и многослойную сложную структуру. Их высота до 100 мкм. Углубления небольшого диаметра ( 2мкм) просматриваются по поверхности образований и вокруг них.

Помимо плотных образований на некоторых участках поверхности наблюдаются скопления большого количества шарообразных гладких агломератов размером от сотых долей микрона до 20мкм.

Поверхность горения пороха с 3%NiC03 при Р=4 МПа (рис.2.3.2.) практически полностью (а 90%) покрыта густым хорошо разветвленным каркасом высотой до 120 мкм, лишь на некоторых участках видна гладкая поверхность образца. Исследования, проведенные при больших увеличениях, позволили установить, что на поверхности каркаса на некоторых участках имеется сетка из очень мелких круглых частиц диаметром 0,01 мкм и менее. При горении этого образца наблюдается наибольшая эффективность действия катализатора (Z = 3,4).

Таким образом, проведенные электронномикроскопические исследования загашенной поверхности порохов на основе н/а НЦ и ДЭГДН показали, что чем в большей степени поверхность горения покрыта плотными образованиями (в случае пороха с ФМС) или хорошо разветвленным каркасом (для пороха с МС03), тем выше каталитический эффект. Аналогичная зависимость Z(a) наблюдалась ранее при горении пороха Н и 50/50 с РЬ02 и РЬ02+СиО [36].

Для исследования состава наблюдаемых на поверхности горения образований был проведен рентгеновский микрозондовый анализ (РМА). РМА проводили на нескольких характерных участках загашенной поверхности образца, на каждом из которых выбирали по несколько (10-20) участков, расположенных как на гладкой загашенной поверхности, так и на разных расстояниях от неё: на небольших возвышенностях и в верхних слоях образований (каркаса). Отдельно сканировались шарообразные частицы на каркасе. В зависимости от структуры загашенного образца исследования проводили как в точках (площадь анализа при этом составляла 2 мкм х 2 мкм), так и на участках разной площади, которые отмечены на фотографиях. Глубина сканирования в зависимости от плотности образца составляла 2-5 мкм

Похожие диссертации на Влияние состава пороха на эффективность действия катализаторов горения