2016, 24(4):318-323. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.04.001
摘要:利用推进剂能量特性计算程序, 计算了以聚叠氮缩水甘油醚(GAP)改性单基球形药为粘合剂的GAP/硝化棉(NC)交联改性双基推进剂的能量性能。以燃烧产物中Al2O3、HCl的含量评价其烟雾特性。结果表明, 随着增塑剂端叠氮基聚叠氮缩水甘油醚(GAPA)含量的增大, 理论比冲先增加后降低。随着粘合剂中GAP含量的增加, 理论比冲降低, 燃烧温度降低; 而且增塑比越小, 降低的幅度越大。GAPA含量和GAP含量对推进剂的烟雾特性影响不大。采用4, 4′-二硝基-3, 3′偶氮氧化呋咱(DNAF)取代AP后, 在固体含量为60%, 推进剂理论比冲在2600 N·s·kg-1时, 其燃烧产物与AP配方相比, N2含量增加了44%, Al2O3含量下降了67%, HCl含量降为0, 说明GAP/NC推进剂是一种具有高能量、低特征信号的重要推进剂。
陶俊 , 王晓峰 , 赵省向 , 刁小强 , 王彩玲 , 韩仲熙
2016, 24(4):324-330. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.04.002
摘要:为比较六硝基六氮杂异戊兹烷(CL-20)/环四亚甲基四硝胺(HMX)的共晶与共混物的性能,分别构建了CL-20:HMX摩尔比为2:1的共晶结构及共混物结构。用分子动力学(MD)方法模拟了CL-20/HMX的共晶体系及共混体系的力学性能、结构稳定性及径向分布函数。模拟及计算结果表明:CL-20/HMX共晶工艺能显著改善体系的抗形变能力及延展性。共晶结构的弹性模量要显著大于共混结构。最大键长(Lmax)的排序为: CL-20/HMX共混>ε-CL-20>β-HMX>CL-20/HMX共晶。以范德华力为主的作用力“敏化”了CL-20/HMX共混体系的结构。CL-20/HMX共晶结构的内聚能密度(CED)值要远远大于CL-20/HMX共混结构的CED值。CL-20/HMX共晶体系中存在着长度相对较短CH…O 氢键导致其感度较低。
2016, 24(4):331-335. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.04.003
摘要:采用溶液共混工艺,将聚叠氮缩水甘油醚(GAP)型含能热塑性弹性体(ETPE)与硝化纤维素(NC)进行物理共混,制得不同质量比的GAP-ETPE/NC共混聚合物。采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和广角X-射线衍射仪(WXRD)表征制备的共混聚合物结构,动态力学热分析(DMA)、万能材料试验机、邵氏硬度仪和热重分析(TG)研究其热学和力学性质。结果表明,制备的GAP-ETPE/NC共混聚合物具有明显的叠氮型聚醚聚氨酯弹性体和硝化纤维素特征,相容性较好,热稳定性较单纯NC有一定改善。NC含量增大,有利于共混聚合物结晶程度的提高,使其表现出较高的模量和强度,GAP-ETPE含量增大时,共混聚合物的延伸率和低温力学性能得到显著改善。其中当GAP-ETPE/NC质量比从5/5变化到3/7时,共混聚合物抗拉强度由20.7 MPa增加至39.2 MPa,断裂伸长率由141%降至40.6%。
2016, 24(4):336-342. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.04.004
摘要:利用差示扫描量热(DSC)法和热重-微商热重(TG-DTG)法得到端羟基聚醚(HTPE)/1, 1-二氨基-2, 2-二硝基乙烯(FOX-7)混合体系和HTPE/N-脒基脲二硝酰胺(FOX-12)混合体系在不同升温速率(2.5,5.0,10.0,20.0 ℃·min-1)下的热分解曲线,用Kissinger公式和Ozawa公式计算了HTPE、HTPE/FOX-7和HTPE/FOX-12体系热分解的表观活化能。结果表明,HTPE的热分解过程为一个失重过程,其表观活化能Ek为127.45 kJ·mol-1。Kissinger公式和Ozawa公式计算的HTPE/FOX-7混合体系表观活化能分别为288.16 kJ·mol-1和270.85 kJ·mol-1,HTPE/FOX-12混合体系的表观活化能分别为179.50 kJ·mol-1和170.35 kJ·mol-1。对于同一体系,两种公式计算的结果基本一致。与单组份(FOX-7或FOX-12)相比,HTPE/FOX-7和HTPE/FOX-12体系的表观活化能分别降低了17.1~34.5 kJ·mol-1和78.8~87.9 kJ·mol-1。HTPE均降低了2种钝感含能组份(FOX-7和FOX-12)的(主)分解峰温度,FOX-7高温分解放热峰峰温降低了14.4℃,FOX-12的分解放热峰峰温降低了17.4 ℃。HTPE/FOX-7混合体系分解放热量增加了196.2 J·g-1,而HTPE/FOX-12混合体系分解放热量减少了275.2 J·g-1。
2016, 24(4):343-347. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.04.005
摘要:为了建立改性双基推进剂组分混合均匀性快速定量测试的方法, 采用近红外光谱仪对系列双基吸收药样品进行了测试, 并对各组分的含量及分散均匀性进行了定量分析。首先, 在样品测试基础上建立了组分硝化棉(NC)、硝化甘油(NG)、黑索今(RDX)、水的定量校正模型, 各组分模型相关系数均大于0.98, 内部预测验证的各组分绝对误差平均值小于2%;然后, 连续采集混合过程中样品的光谱, 用建好的模型对样品组分含量进行预测, 预测结果与实际值的绝对误差小于2%。用各组分含量的变异系数(CV)法和样品原始光谱移动窗口标准差(MBSD)法对样品的混合均匀性进行了分析, 各组分的CV值均小于1.5%, MBSD值在0.001以下, 两种评价指标都在2.5 min以后达到稳定状态, 表明样品各组分分布已经均匀。结果表明, 用近红外光谱法测试改性双基推进剂的组分均匀性是可行的。
2016, 24(4):348-352. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.04.006
摘要:以二硝基甘胍为原料, 乙酸酐为酰化试剂, 经酰化及硝化反应得到一种新型高能量密度化合物2, 6-二硝基-3, 7-二硝亚胺基-2, 4, 6, 8-四氮杂双环[3.3.0]辛烷(四硝基甘胍, TNGG), 并对其结构进行了表征。研究了影响TNGG产率的因素, 并通过热重分析-差示扫描量热分析(TG-DSC)研究了其热分解行为, 基于密度并结合等键反应及Kamlet-Jacobs公式计算得到该化合物的爆轰性能。结果表明, 在反应时间为15 min, 温度为25 ℃, 98%发烟硝酸/P2O5硝化体系下, TNGG的产率最高, 为31.3%。该化合物热分解过程在700 ℃内完成, 整个过程失重约为100%, 热分解峰温为182.6 ℃, 热稳定性较好。理论计算结果表明, TNGG水解稳定性优于四硝基甘脲(TNGU)。TNGG的理论爆速为9.76 km·s-1, 爆压为44.0 GPa, 优于RDX和HMX。
王小军 , 张晓鹏 , 鲁志艳 , 王霞 , 金韶华 , 陈树森
2016, 24(4):353-356. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.04.007
摘要:以乙二酸和氨基胍碳酸氢盐为原料, 通过成环、硝化、成盐反应合成了5, 5′-二硝胺基-3, 3′-联-1, 2, 4-三唑碳酰肼盐(CBNT)。采用红外光谱、核磁共振谱、元素分析表征了其结构。采用差热分析-热重法(DTA-TG)研究了CBNT的热行为, 并测试了其撞击感度和摩擦感度。结果表明, CBNT的放热分解峰的温度为229 ℃, 它的撞击感度H50为89 cm, 摩擦感度(爆炸百分数)为4%~8%。
付琼 , 刘玉存 , 张志军 , 武晔 , 于国强 , 李尚杰 , 刘媛
2016, 24(4):357-362. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.04.008
摘要:以纳米多孔硅粉(nPS)为燃烧剂, 高氯酸钠(NaClO4)为氧化剂制备nPS/NaClO4复合含能材料, 利用差示扫描量热-热重(DSC-TG)法研究其在宽温度范围(25~1200 ℃)的热分解特性。为了更全面地了解该复合含能材料的热分解特性, 同时研究了nPS、NaClO4、Si/NaClO4、nPS/NaCl复合材料热分解特性。结果显示, 氧气气氛下硅氢键在400.0 ℃发生断裂, 而其在氩气氛围下的断裂温度为820.0 ℃。NaClO4在581.0 ℃分解放热, 总失重量为68.31%。nPS/NaCl复合材料在883.3 ℃出现最强放热峰, 放热量为567.0 J·g-1。硅氢键的存在使nPS/NaClO4放热量达到359.5 J·g-1, 与Si/NaClO4相比, 增大了15.3 J·g-1。综合热分析测试结果, 推测出nPS/NaClO4复合含能材料的热分解机理: O2使硅氢键提前断裂并参与放热反应, 800 ℃后未断裂的硅氢键与NaCl发生反应最终生成Si。固体燃烧产物的XRD图谱证明了该推论的合理性。
2016, 24(4):363-367. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.04.009
摘要:炸药与溶剂形成的溶剂化物晶体结构极不稳定,在特定条件下易失去溶剂分子重新形成炸药晶体。为考察六硝基茋(HNS)与1, 4-二氧六环(Dioxane)的溶剂化物在快速去溶剂化过程中的结构和性能变化,采用X-射线粉末衍射仪(XRD)原位热解的去溶剂化方式使其分解,并对其微观结构变化与宏观性能进行初步研究。结果表明:采用原位XRD的方式可实现HNS/Dioxane溶剂化物的去溶剂化分解,得到具有超细多孔的HNS团簇结构。与原料HNS相比,去溶剂化HNS的比表面积显著增大,由1.6 m2·g-1增为3.7 m2·g-1, 特性落高H50由109.3 cm降为29.9 cm,静电火花感度的起爆所需能量E50值由原料HNS的0.896 J降为0.413 J,摩擦感度由原料HNS的36%降为12%,表明溶剂化物快速去溶剂的方式不仅可以得到具有微纳米多孔的HNS,还可以有效地提高其对不同刺激的响应程度。
2016, 24(4):368-374. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.04.010
摘要:为研究孔结构对高聚物粘结炸药(PBX)的拉伸力学行为的影响, 设计了一种带中心圆孔的平板试样进行实验, 基于数字图像相关方法(DICM)对实验进行应变场分析。试样在圆孔处发生脆性断裂, 应变分量εyy作为主特征破坏参数在圆孔左右边缘先达到临界值, 继而裂纹起裂并扩展至破坏。实验所得应变场除有显著的不均匀性和非对称性, 基本与理论预测相一致。分析认为材料的不均匀性和微观缺陷是应变场分布不均匀的重要原因, 小孔处的应变集中是试样破坏的主要原因, 但是缺陷也会劣化结构抵抗破坏的能力。
朱娟 , 罗庆平 , 李兆乾 , 刘勋 , 段晓惠 , 裴重华 , 赵静 , 毛长勇
2016, 24(4):374-379. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.04.011
摘要:以N, N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂, 按一定比例配制不同含氮量的硝化细菌纤维素(NBC)溶液。通过哈克(HAAKE)旋转流变仪, 研究了溶液浓度、NBC含氮量对其溶液粘度的影响, 以及溶液浓度与粘度的依赖性关系, 并对NBC溶液的粘弹性能进行了应力扫描和频率扫描分析。结果表明, 当NBC溶液浓度为0.5%~5.0%时, 溶液体系为牛顿流体, 粘度随着浓度的增加而增大, 满足指数型增长关系; 当体系浓度增大到5.5%时, NBC溶液为非牛顿流体, 表现出剪切变稀效应, 其剪切应力及剪切速率满足幂函数增长关系。随着NBC分子量的增加, 溶液粘度增大。高分子量的NBC, 有助于溶液体系稳定性的提高, 同时也减弱了其对外界刺激性的响应。
2016, 24(4):380-385. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.04.012
摘要:为研究升温速率与限定条件下烤燃弹热起爆临界温度之间的关系, 利用自行设计的烤燃试验装置, 以1 ℃·min-1的升温速率对装有RDX基高能炸药的烤燃弹进行加热, 并使壳体外壁温度分别恒定在160, 170, 180, 185, 195 ℃, 50 min后观察烤燃弹的响应情况。用FLUENT软件对不同升温速率下烤燃弹的热起爆临界温度进行了数值模拟。结果表明, 炸药置于恒定高温环境中比慢速加热更加危险, 其发生反应的环境温度更低, 响应更剧烈; 升温速率为1 ℃·min-1时, 烤燃弹的热起爆临界温度为194.8 ℃。且随升温速率的提高, 烤燃弹的热起爆临界温度缓慢升高, 当升温速率大于10 ℃·min-1时, 其热起爆临界温度均为197 ℃。在给定的条件下, 升温速率对烤燃弹点火点的位置无影响, 均为中心点火。
王燕兰 , 张方 , 张蕾 , 张植栋 , 韩瑞山 , 孙星
2016, 24(4):386-392. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.04.013
摘要:以定向碳纳米管阵列为工作电极, 采用电化学沉积法制备填充纳米铜颗粒的碳纳米管阵列, 研究不同电沉积参数对碳纳米管填充铜纳米颗粒的影响规律; 采用气-固原位反应法获得填充叠氮化铜的碳纳米管含能阵列。采用扫描电镜、X射线衍射仪对填充叠氮化铜的碳纳米管阵列及其前驱体进行结构表征, 采用差示扫描量热仪研究其热性能。结果表明:当沉积电流为1 mA和10 mA, 可获得填充效果理想的填充有纳米铜的碳纳米管阵列; 气固原位反应过程中碳纳米管阵列不与叠氮酸发生反应。在热板点火作用下填充叠氮化铜的碳纳米管阵列可靠起爆。采用兰利法获得其50%电发火能量为3.09 mJ。
2016, 24(4):393-397. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.04.014
摘要:为了推动爆炸气泡帷幕减震技术的研究, 揭示低能量导爆索水下爆炸气泡脉动规律, 采用高速摄影系统对水平和竖向放置的单根及两根低能量导爆索水下爆炸气泡脉动特性进行了实验研究, 得到了其不同放置方式下的气泡脉动特性。结果表明, 水平放置单根低能量导爆索水下爆炸首次气泡脉动形状保持圆柱形, 第一次气泡脉动周期为11.5 ms, 最大直径为6.9 cm; 水平放置两根低能量导爆索第一次气泡脉动周期为14 ms, 22 ms时两气泡开始相互融合, 形成一气泡帷幕层, 比单根水平放置低能量导爆索第一次气泡脉动周期长。竖向放置两根低能量导爆索第一次气泡脉动周期为27.5 ms, 比单根低能量导爆索第一次气泡脉动周期长, 79.5 ms时形成完全融合的气泡帷幕, 323 ms时该气泡帷幕仍清晰可见。将低能量导爆索竖向布置缠成网状, 气泡脉动持续时间长, 有利于爆炸气泡帷幕的形成。
余勇 , 马宏昊 , 赵凯 , 缪广红 , 范志强 , 沈兆武 , 李战军
2016, 24(4):398-402. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.04.015
摘要:为了研究水封爆炸胀接管爆轰结束端开裂现象并探究其界面结合形式, 首次使用一种可靠的聚偏氟乙烯(PVDF)压电薄膜传感器对铝-钢同轴管水封爆炸胀接撞击压力进行测试, 得到并比较了压力时程曲线。结果表明, 沿金属导爆索爆轰波的传递方向, 基管与覆管的碰撞压力峰值呈递增趋势, 表明引起末端开裂现象的直接原因是压力的增加。计算得到撞击压力峰值的平均值为532.9 MPa。根据爆炸复合中撞击速度与撞击压力之间的关系, 在已知撞击压力的情况下得到碰撞速度为52.57 m·s-1。经分析可知, 界面碰撞产生的温度并不足以使界面发生熔化。界面的金相照片亦显示其结合方式主要为金属间的直接结合, 未出现过渡层和熔化现象, 表明采用PVDF压电薄膜传感器测量水封爆炸胀接的撞击压力、利用所得数据来推断界面结合形式可行。
2016, 24(4):403-416. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.04.016
摘要:从力学性能的实验测试方法、力学性能参数的确定以及本构模型的构建三个方面, 对固体推进剂力学性能和本构模型的研究进展进行了综述, 并在此基础上提出了当前研究中存在的不足和需要进一步重点开展的研究。分析表明:动态加载条件下和多轴应力状态下固体推进剂力学性能的实验测试方法是目前研究中的难点, 针对该问题可以借鉴其它应变率敏感性材料的测试方法; 固体推进剂力学性能参数的确定方面缺乏针对不同应力状态下力学性能参数相互之间关系的讨论和分析, 亟待通过借鉴其它非金属材料的研究方法/手段和基本结论来解决这一问题; 固体推进剂的本构模型研究与实际需求还存在较大的差距, 特别是动态加载条件下的大变形非线性粘弹性本构, 而基于宏观方法构建含损伤积分型非线性粘弹性本构模型的思想在解决该问题上具有较大的优势, 可以成为今后研究的重点, 但损伤函数的推导和求解是难点, 需要研究者根据动态加载条件下固体推进剂的变形进行合理的分析。
摘要:
技术支持:北京勤云科技发展有限公司 ICP:蜀ICP备10207813号-5
今日访问量: 总访问量: