纳米铜粉团聚物在微尺度下的点火及燃烧特性

编号：CPJS05229

篇名：纳米铜粉团聚物在微尺度下的点火及燃烧特性

作者：黄雪峰[1] ;周东辉[1] ;李盛姬[2] ;徐江荣[1]

关键词：纳米铜粉 微燃烧 金属燃料 微爆炸

机构： [1]杭州电子科技大学理学院,杭州310018; [2]杭州电子科技大学材料与环境工程学院,杭州310018

摘要： 金属燃料降为纳米尺度,燃烧室降至微米尺度,其点火和燃烧将呈现不同的特性。选用非挥发性金属纳米铜为研究对象,分析其氧化过程和燃烧路线,并结合相变分析其燃烧过程中的分裂和微爆炸现象。在微尺度下,常温常压静止空气流中,纳米铜粉的最低点火功率为27.4 m W,最短点火延迟时间低于6 ms。点火延迟时间受点火功率、圆形度和等效粒径等综合因素的影响。纳米铜粉的典型燃烧过程包括燃烧启动、扩散燃烧、弱火焰和淬熄4个阶段。纳米铜粉受激光预热,发生氧化变为熔融铜后发生非均相着火及表面燃烧。铜氧化物部分溶于熔融铜而变成内含物,氮气等溶于熔融铜后,导致纳米铜粉分裂和微爆炸。激光功率高于最低点火功率时,纳米铜粉发生有焰燃烧,火焰面呈圆形,火焰锋面和亮度发生波动,燃烧不稳定。微尺度下,纳米铜粉的燃烧存在弱火焰形式,进而发生淬熄,淬熄后的燃烧产物保持圆形。