金属燃烧剂的设计及应用性能研究(2)
针对Mg/PTFE基础烟火剂的燃烧温度不够高，红外辐射强度不够强等缺陷，考虑加入一定量的金属反应物来提高Mg/PTFE的燃烧温度和红外辐射强度。本文研究设计了既具有优良红外辐射特性，又满足高温多残渣、红热持续时间长的性能要求的多用途金属燃烧剂。在充分参考了金属间反应物的各方面特性和制备方法的文献报道后，设计了五个种别的金属燃烧剂，涉及金属间反应物有Al和Ti、Al和Ni、Al和Cr、Al和Cu及Cu和Mg，并探讨不同质量配比下燃烧剂的性能。
2 金属燃烧剂设计的基本理论
2.1 金属间反应物
金属元素（金属间反应物）之间反应放出的热量具有很多应用，可作为材料合成和产能器件的能源[57]。这类反应物与一般烟火剂不同，不能用可燃物和氧化剂来区分元素在烟火剂中所担当的功能。金属元素发生金属间反应后，仍然具有较高活性，可以继续与空气中氧气发生燃烧反应。
2.2 燃烧剂配方计算
Mg/PTFE是基础烟火剂，该体系中Mg是可燃物，PTFE是氧化剂，一般按质量比1:1混合作为燃烧剂基体。金属燃烧剂以Mg/PTFE为基体，添加含量不等的金属反应物，并探求金属燃烧剂的燃烧性能与金属反应物含量的关系。
2.3 辐射度学和光度学基础知识
辐射能是以电磁波的形式发射、传输和接收的能量，用Q表示，单位是J。
辐射功率为发射、传输或接收辐射能的时间速率，用P表示，单位W，定义式为
其中，t为时间，单位s。
辐射强度是描述点辐射源特性的辐射量。辐射源在某一方向上的辐射强度是指辐射源在包含该方向的单位立体角内所发出的辐射功率，用I表示，单位W/Sr（瓦/球面度）。
辐亮度，是描述扩展源辐射特性的量。辐射源在某一方向上的辐射亮度是指在该方向上的单位投影面积内向单位立体角中发射的辐射功率，用L表示,单位W/(m2•Sr)。
含能材料有效辐射率是指含能材料的化学能转化为辐射能的比率，用η表示，单位为J/（g•Sr）。
η=L/R
R为质量燃速，单位为g/s。
3 金属燃烧剂的实验研究
3.1 原材料和实验仪器
本实验中采用非接触式的红外测温仪，对准燃烧剂的火焰中心进行实时温度测量。采用FLIR红外热像系统，对燃烧剂在500-2000℃温度范围的红外辐射亮度，以200Hz采集速率进行记录。并使用游标卡尺和电子天平测得燃烧剂样品的尺寸和质量。
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