Al-PTFE复合材料气化产物演化与沉积实验研究

当前关于Al-PTFE羽流的演化沉积研究主要集中于理论模型与数值模拟,实验研究尚待完善。采用激光烧蚀技术替代传统点火方式,进行了等离子体流演化过程的实验观测,获得了相关工况下的沉积数据。采用光谱测量实验系统分析了大气环境下Al-PTFE复合材料气化产物的时空演化特性和沉积特征,利用扫描电镜和微观形貌测量仪分析了Al-PTFE复合材料气化产物在不同空间位置的沉积特性和沉积物成分。结果表明:Al-PTFE复合材料在环境大气中的激光烧蚀产物主要包括Al、AlO、C2、AlF和CN等物质;Al的质量百分比会在一定程度上影响激光点火的燃烧行为,并影响Al、C、O、F和N之间的反应;AlO的发射相对较弱,而AlF的发射明显,这表明更多的Al会优先与F结合,从而抑制Al氧化;气化产物沉积物主要包含AlF3、Al2O3、AlO和C等物质,沉积物沿激光束方向微观形貌高程表现为线性波浪式递增和区域“小高原”式稳定;沉积物表面为稠密、层网状固体,沉积作用与刻蚀作用共存;沉积物中氧含量增加是由于玻片上交联的PTFE电离产物、薄膜沉积过程中直接包含的PTFE微粒、悬挂的CC不饱和键、残留自由基和容易从环境大气中吸收元素O的反应位点。研究结果为理解含能等离子体流发展机理提供了实验依据,所建立的实验方法可为同类研究提供可复现的技术路径,相关数据对固体电推力器的工程化应用研究具有参考价值。

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本文档关键词:气化,沉积,演化,产物,实验