摘要:基于ReaxFF力场, 采用反应分子动力学方法(Reactive Molecular Dynamics, RMD)研究了高温条件下(2000, 2500 K和3000 K)六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)/1, 3-二硝基苯(DNB)共晶的初始热解机理以及一些主要产物随时间的分布情况。结果表明: CL-20/DNB共晶热解过程中温度越高, 系统达到平衡所需时间越短, 生成的产物越多, 势能下降也越多。各个温度下CL-20均先于DNB快速分解完毕, 随温度升高DNB的热解速率显著加快。CL-20/DNB共晶主要热解产物为NO₂、NO、N₂、H₂O、HNO₃、HON、HONO和CO₂等, 其中NO₂是由CL-20中N—NO₂键和DNB中C—NO₂键的断裂所生成, 这是主要的初始引发反应, 其数量迅速达到最大值后通过异构化生成ONO自由基, 接着进一步生成N₂、NO、HONO、HON和H₂O等。在2500 K和3000 K条件下模拟后期体系中会有较大的含碳团簇出现, 这是富碳炸药爆轰过程中的常见现象。

摘要:烟火药的点火能力、光辐射效率等性能与其火焰中燃烧粒子的速度分布相关。利用高速摄影仪对以高氯酸钾、镁粉和硝化棉等构成的烟火药的燃烧粒子的分布进行了实验研究, 并根据相关算法对流场进行了数学模拟。通过二值化图像处理方法对高速摄影仪摄取到的连续图片进行了粒子的跟踪统计与速度矢量的分析。通过灰度值加权质心计算法计算出每个正在燃烧粒子的运动轨迹, 并建立了正在燃烧粒子运动矢量的数学模型。结果表明:在分析烟火药燃烧粒子的重力、浮力和曳力等条件的影响下, 可以建立燃烧反应粒子的坐标与速度的粒子轨迹模型, 进而得到燃烧粒子的速度区域分布, 该模型能够较好地体现烟火药的火焰粒子的轨迹特征与火焰结构。

摘要:为探讨和比较在ε-CL-20 (六硝基六氮杂异伍兹烷)(001)、(110)和(020)晶面上的ε-CL-20/PVA(聚乙烯醇)与ε-CL-20/PEG(聚乙二醇)复合物的稳定性和力学性能，在COMPASS力场下，对ε-CL-20/PVA与ε-CL-20/PEG进行了常温常压分子动力学(MD)模拟研究。求得其内聚能密度(CED)，结合能(E_bind)和弹性参数(拉伸模量E、剪切模量G、体积模量K、泊松比ν和柯西压C₁₂-C₄₄)。结果表明，在相同晶面上，ε-CL-20/PEG的CED比ε-CL-20/PVA的大，表明前者稳定性优于后者。对于同一复合物，其CED排序为(020)>(001)>(110)。在相同晶面上，PEG与晶面的E_bind比PVA的大。对同一复合物，其E_bind大小次序为(001)>(110)>(020)。依据泊松比和K/G值，ε-CL-20/PEG的弹性和延展性均优于ε-CL-20/PVA。

摘要:针对高聚物粘结炸药(PBX)厚壁球结构件引入稳态温度场, 并展开了热弹性变形分析, 讨论了热应力作用下构件的失效破坏状况。采用包括最大拉应力准则、von-Mises准则、Mohr-Coulomb准则、Drucker-Prager准则等强度准则来分析了厚壁球结构件的承受温差能力与最先破坏点位置, 并通过无量纲分析分离出与结构形状尺寸相关的参数因子, 从而获得PBX普通结构件的承受温差能力规律。结果表明: Drucker-Prager准则能够较为准确描述PBX厚壁球结构件的失效破坏状况; PBX结构件失效破坏状况与材料特性、结构尺寸等因素相关, 提高材料抗拉强度和降低材料弹性模量、优化结构尺寸及形状能提高其承受温差能力。室温下, PBX结构件承受温差能力可以认为由拉伸破坏应变决定, 提高PBX炸药的拉伸破坏应变, 可以提高其承受温差能力。比较了热环境下三种PBX炸药PBX-A、PBX-E和PBX-C相同结构件下的材料性能, PBX-A的承受温差能力是PBX-C的5.6倍, PBX-E的承受温差能力是PBX-C的4.4倍。

摘要:采用紧耦合气雾化法制备了Mg含量为5%~30%的新型Al-Mg-Zr三元合金燃料。用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)/能量分散谱(EDS)和热重-差热分析(TG-DTA)分别表征了合金粉的相组成、形貌和氧化放热行为, 并提出了一个氧化反应机制模型, 解释合金粉的集中氧化放热现象。结果表明, 合金粉的相组成主要有Al、Al₃Mg₂、Al₃Zr和Al₁₂Mg₁₇, 且粉末具有良好的球形度。随着Mg含量的升高, Al-Mg-Zr合金发生氧化反应的温度明显降低, 氧化过程由多步氧化逐渐转变为一步氧化, 能量释放量先增后减。Al₇₈Mg₂₀Zr₂和Al₇₃Mg₂₅Zr₂粉末分别在945 ℃和938 ℃呈现集中氧化放热, 并且Al₇₈Mg₂₀Zr₂粉末的集中氧化反应比较完全, 该粉末的最高氧化放热焓为-9798.8 μV·s·mg^-1。

摘要:为研究真空环境下铝粉对含铝炸药爆炸场压力和温度的影响规律, 利用密闭爆炸罐测量了粒度为4, 13, 28 μm的球状铝粉和130 μm的片状铝粉的四种含铝炸药的爆炸场压力和温度。结果表明, 铝粉对含铝炸药爆炸场压力的降低显著性的顺序是13 μm球状铝粉>4 μm球状铝粉>28 μm球状铝粉>130 μm片状铝粉, 铝粉对含铝炸药爆炸场温度的提升作用大小顺序是28 μm球状铝粉>130 μm片状铝粉>4 μm球状铝粉>13 μm球状铝粉, 显示铝粉对含铝炸药爆炸场压力和温度的影响与铝粉粒度大小不具有相关性。

摘要:为改善TATB基高聚物粘结炸药(PBX)的抗热冲击性能，采用苯乙烯共聚物对TATB基PBX进行改性。分析了TATB基PBX及其苯乙烯共聚物改性配方的拉伸力学性能及热物理性能，并对改性前后配方的抗热冲击性能进行了比较。采用Agari串联模型对TATB基PBX及其苯乙烯共聚物改性配方的导热行为进行了模拟。结果表明，加入高玻璃化转变温度和高力学强度的苯乙烯共聚物可以明显提高TATB基PBX的拉伸强度和弹性模量，同时降低线膨胀系数和导热系数。理论预测模型和试验数据吻合良好。添加质量分数为1%的苯乙烯共聚物后，常温下TATB基PBX的抗热应力因子由10.72 W·m^-1提高到13.16 W·m^-1。随着温度升高，TATB基PBX的抗热冲击性能逐渐下降。在玻璃化温度范围转变范围(323~343 K)，TATB基PBX的抗热应力因子显著降低。加入苯乙烯共聚物可以抑制323~343 K温度范围内TATB基PBX的抗热应力因子的下降程度。

摘要:采用激光检测观察法测量了奥克托今(HMX)在γ-丁内酯中的溶解度。运用最小二乘法根据Apelblat经验方程建立溶解度与温度的关系式。研究了饱和温度、搅拌速率及降温速率对介稳区宽度的影响。根据经典成核理论, 计算了受搅拌速率、降温速率影响的成核级数。结果表明, 在HMX的结晶过程中, 介稳区宽度随饱和温度和降温速率的升高而明显变宽, 随搅拌速率的增加逐渐变窄。受降温速率和搅拌速率影响的成核级数均与饱和温度有关。成核级数随饱和温度的升高逐渐变小。HMX在γ-丁内酯中适宜的冷却结晶条件为饱和温度40 ℃, 降温速率0.1~0.2 ℃·min^-1, 搅拌速率400 r·min^-1。

摘要:采用密闭爆发器实验和靶线法实验测试了2, 6-二氨基-3, 5-二硝基吡啶-1-氧化物(ANPyO)的Fe(Ⅲ)和Co(Ⅲ)配合物作为燃烧催化剂的可行性。结果表明, 两种配合物对发射药的燃烧催化效果明显, 提高了燃速, 并使压力指数降低2.97%~11.36%; Fe(Ⅲ)配合物在10~20 MPa压强范围内使双基推进剂的燃速提高20%以上, 并使压力指数在10, 14, 18, 20 MPa 4个压强点降低25.30%~45.78%, 催化效果良好; Co(Ⅲ)配合物对双基推进剂燃烧的催化效果不明显。

摘要:炸药件表面裂纹对其力学性能及爆轰性能具有重要影响，能否通过加工余量去除表面裂纹，关键在于裂纹深度的准确定量。本研究基于超声波端点反射基本原理，建立了奥克托今(HMX)基高聚物黏结炸药(PBX)表面裂纹深度定量检测方法。设计制作了不同深度裂纹的模拟试块，校验了超声端点反射法裂纹深度定量精度。发现实验测量重复性好，实测深度与真实深度之间的差值小于1.0 mm。对比了含自然裂纹的炸药件超声检测和微焦点CT成像技术检测结果。其裂纹深度结果一致性好，表明端点反射法测量裂纹深度是可靠的。分析了超声检测误差来源。结果表明，超声端点反射法检测的裂纹深度与其裂纹实际深度较接近，误差在±1.0 mm之内。

摘要:缩热点模型中, 考虑了外力为拉伸、压缩等不同作用模式, 并引入了炸药力学性能随温度和损伤的影响, 建立了炸药孔洞塌缩热点生成模型。模拟了孔洞在复杂冲击环境下的运动规律, 对比分析了PBX9404炸药孔洞在持续压缩、拉伸与压缩交变两种不同外力作用下热点的产生模式。结果表明, 持续压缩作用大于400 MPa下孔洞可产生热点, 而拉伸与压缩交变作用250 MPa下孔洞可产生热点, 因此, 拉伸与压缩交变作用更容易产生热点。

摘要:为了探索高温高压周向均布多股贴壁燃气射流在受限空间内液体工质中的扩展特性, 设计了贴壁燃气射流在圆柱形充液室内扩展的实验装置。用数字高速录像系统记录多股贴壁燃气射流在充液室中的扩展过程, 处理拍摄记录的射流扩展序列图, 获得了不同时刻多股射流形态头部的平均轴向位移。从射流扩展序列图可以发现由Kelvin-Helmholtz不稳定性引起的表面不规则一直存在于整个射流扩展过程。通过改变喷孔个数和破膜喷射压力, 对比分析了不同工况下多股贴壁燃气射流的扩展特性。结果表明:喷孔个数增加, 相同时刻射流轴向扩展位移变小, t=5 ms时刻, 从四孔增加到六孔, 其轴向扩展位移减少了8.3%, 从六孔增加到八孔, 减少了3.1%;随着破膜喷射压力增大, 射流轴向扩展速度更快, 射流轴向扩展到达充液室顶部的时间变短, t=5 ms时刻, 燃气破膜压力从12 MPa增加到20 MPa, 射流轴向扩展速度增加了20.1%, 从20 MPa增加到28 MPa, 增加了19.9%。

摘要:为研究多晶硅桥型与尺寸对Al/CuO含能点火器件点火性能的影响规律, 用多晶硅和Al/CuO复合薄膜集成制备了6种不同形状和尺寸的含能点火器件, 采用尼亚D-最优感度试验法测试了四种尺寸、两种桥形共6种类型(S、M、Lr、Lv、Hr、Hv)点火器件的点火感度。探索了临界爆发电压, 得到了点火时间随激励电压的变化规律。采用感度实验和点火实验对比研究了多晶硅点火器件和含能点火器件的点火性能。结果表明, 含能点火器件的感度与点火时间随桥膜体积的增大而减小。V形桥膜有助于降低作用时间与作用所需能量。Lv型含能点火器件感度为8.19 V, 标准偏差0.14, 均低于Lv型多晶硅点火器件(8.70 V、0.53)。Lv型含能点火器件14 V时的点火时间(52.85 μs)比多晶硅点火器件点火时间(109.12 μs)短, 且该差值随激励能量升高而降低。

摘要:为研究熔点、强度等性能相差较大金属板的爆炸焊接，实验采用尺寸为5 mm×300 mm×300 mm的1060铝板与28 mm×300 mm×300 mm Q345燕尾槽钢板分别作为爆炸焊接的覆板和基板。爆炸焊接炸药采用铝蜂窝乳化炸药，然后通过爆炸焊接公式得到焊接参数，使铝与燕尾槽钢爆炸焊接时铝板内表面产生金属射流，而钢板内表面只发生塑性变形。结果表明，铝板与燕尾槽钢板依靠冶金结合以及燕尾槽的挤压啮合共同作用复合在一起，比传统铝-钢爆炸焊接节约炸药31%以上，降低了铝-钢复合板爆炸焊接窗口下限。爆炸复合板界面结合紧密，其面积比传统铝-钢爆炸复合板大141%，剪切强度大于79 MPa，满足铝-钢复合板结合强度的要求。

摘要:储氢材料的放氢热力学和动力学特性是影响其在固体推进剂中应用效果的重要因素，纳米化可以有效调节不同种类储氢材料的放氢热力学和动力学特性。综述指出纳米化学吸附储氢材料具有更低的放氢温度和更快的放氢速率，有利于在推进剂燃烧过程中充分利用储氢材料中所含的氢；纳米化学-物理吸附储氢材料可同时作为推进剂的氢源和燃烧催化剂；对物理吸附储氢材料的纳米结构特征的调节则有希望使其具备常温下能快速吸放氢的能力，有较好的应用前景。纳米储氢材料在固体推进剂中应用的关键在于掌握推进剂对储氢材料热力学和动力学特性的要求，从而依据要求通过纳米化手段对其进行调节，以获得具备适宜热力学和动力学特性的储氢材料。

摘要:熔点是界定炸药能否成为熔铸炸药载体的一个重要指标。为了获取炸药分子结构与熔点之间的关系, 考察了硝基二唑类化合物分子结构与熔点之间的关系。归纳、总结了熔点与炸药分子的母体结构、取代基团数量与配置的变化关系。得到了二唑类含能化合物的结构与熔点之间的规律性。以吡唑环为基本结构单元, 设计了7种低熔点炸药, 其中5种炸药预测的熔点低于120 ℃。结果表明, 1-氨基-3, 4, 5-三硝基吡唑和1-甲基-3, 5-二硝基吡唑基-4-甲硝胺两种吡唑类含能化合物预测熔点分别为112.7 ℃和86.5 ℃, 其爆轰性能均优于TNT。

摘要:建立了二水合5, 5′-联四唑-1, 1′-二羟基(BTO)纯度的高效液相色谱分析条件:反相色谱柱(SinoChrom ODS-BP, 4.6 mm×200 mm, 5 μm), 检测波长213 nm, 二元流动相乙腈-水30/70(V/V), 流速1.0 mL·min^-1, 柱温25 ℃。采用外标法对BTO标准溶液进行定量测定, BTO浓度(c)在0.12~0.60 mg·mL^-1范围内与色谱峰峰高(h)呈良好的线性关系, 线性方程为h=573.78c-1.18, 线性相关系数为0.9998。该法的相对标准偏差为0.48%~1.00%, 平均回收率为98.10%~100.64%, 方法灵敏、准确, 可用于BTO产品的纯度分析。

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