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摘要:为研究高氯酸铵/端羟基聚丁二烯 (AP/HTPB) 固体推进剂颗粒的微尺度燃烧特性, 基于气固耦合, 采用简化的两步总包化学反应动力学机理, 建立了二维周期性三明治定常燃烧模型, 采用FLUENT软件, 数值分析了AP/HTPB的微观燃烧特性。结果表明, AP体积分数为0.75条件下, 低压 ( < 0.4 MPa) 时, AP/HTPB燃烧的总体火焰以预混燃烧为主, AP燃速低于HTPB燃速, 随着压力升高, 大于2.5 MPa时, 火焰呈扩散结构, AP燃速高于HTPB燃速; 压力越高, 气相对固相的热反馈越强, 耦合面上的温度和燃烧速率越高。气相的体积释放速率随着压力的增加而增加, 放热区域收缩, 相连的两个放热核心区分裂为两个独立的放热核心区。当燃烧压力不变 (2.5 MPa), AP体积分数为0.7~0.95时, AP含量越小, 则一个周期三明治单元中粘合剂HTPB的宽度相对越大, 火焰面趋于分裂为两个狭长带状火焰面, 温度随之递增。

摘要:为了研究端羟基聚丁二烯 (HTPB) 推进剂不同温度下的疲劳特性, 进行了不同温度下恒应力控制的疲劳循环加载试验。以峰值应变作为损伤因子, 基于损伤力学和粘弹性理论, 建立了HTPB推进剂含温度效应的疲劳损伤三阶段演化模型。结果表明, 随着温度的升高, 材料的疲劳寿命缩短, 疲劳断裂应变增大。疲劳过程中的峰值应变具有明显的三阶段演化规律:初始变形阶段、稳定发展阶段和加速阶段。建立的三阶段演化模型克服了两阶段模型不能考虑宏观裂纹扩展的缺点。拟合模型参数, 运用线性回归的方式预测了213 K和333 K的理论结果, 该结果和试验结果较为一致, 因此, 它可以很好地表征材料的损伤演化规律。

摘要:为研究不同海拔处大气氧含量 (氧体积分数) 变化对铝镁贫氧推进剂燃烧特性的影响, 采用激光辐射点火, 使用高速摄影仪记录推进剂的点火与燃烧过程, 并利用红外测温仪测量推进剂的表面温度及火焰温度, 研究了环境氧含量与压力对推进剂的点火过程、火焰温度和燃速的影响。结果表明, 环境气体氧含量高于推进剂热解产物中氧含量时, 点火气相化学反应主要发生在推进剂热解产物与环境气体的扩散区, 初现焰远离推进剂表面, 但随着压力增加, 扩散区与推进剂表面之间距离减小; 火焰温度与环境氧含量和压力线性正相关; 压力与环境氧含量增加时, 铝镁贫氧推进剂燃速增加, 压力和环境氧含量对铝镁贫氧推进剂燃速的影响符合B数理论, 压力是影响推进剂燃速的主要因素, 但随着压力增加, 压力对燃速的影响相对减小, 压力从0.1 MPa增加到1.5 MPa时, 压力和环境氧含量的燃速敏感系数比从200下降到40。

摘要:为改善单基发射药的力学性能, 制备了聚叠氮缩水甘油醚 (GAP) 基含能热塑性弹性 (GAP-ETPE) 不同含量的单孔管状改性单基发射药, 通过甲基紫试验和真空安定性试验、差示扫描量热法 (DSC) 研究了发射药热安定性和热分解过程, 并测试了其冲击和压缩性能, 分析了GAP-ETPE含量的变化对改性单基发射药热行为和力学性能的影响。结果表明:随着GAP-ETPE含量的增加, 改性单基药的热安定性逐渐提高, 热分解放热峰温、放热量和密度逐渐降低; 低温 (-40 ℃)、常温 (20 ℃) 和高温 (50 ℃) 下改性单基发射药试样的冲击强度和压缩率提高、抗压强度降低。与空白试样相比, GAP-ETPE含量为30%时, 低温、常温和高温下试样的冲击强度分别提高了161.4%、160.1%和164.0%, 压缩强度分别降低了23.6%、28.8%和33.1%, 压缩率分别提高了246.4%、233.9%和266.0%。

摘要:为了提高硝化纤维素 (NC) 的热分解性能, 以硝化石墨烯 (NGO) 作为含能燃烧催化剂与NC进行复合, 制备了NGO/NC复合含能材料。采用傅里叶变换红外光谱 (FT-IR) 和场发射扫描电子显微镜 (SEM) 分别研究了NGO/NC复合含能材料的结构和形貌, 采用同步热分析仪 (TG-DSC) 研究了NGO对NC热分解的催化性能。结果表明, 当NGO的添加量为1%时, NC的结构不会明显改变, NGO/NC复合含能材料为多孔的三维网络状, 且NC的表观分解热由339 J·g^-1增加至2132 J·g^-1, 放热峰温度由201 ℃提高至213 ℃, 质量损失为96%, 表明NGO的加入提高了热稳定性, 增加了表观放热量。

摘要:以1, 1′-二羟基-5, 5′-联四唑 (BTO) 为起始原料合成新型含能材料——1, 1′-二羟基-5, 5′-联四唑铷 (BTORb)。用X-射线单晶衍射仪测定其晶体结构, 结果表明Rb⁺与BTO形成8配位结构, 不同片层的BTO与Rb⁺交替排列相互连接, 构成三维网状结构。用差示扫描量热分析技术 (DSC) 和热重分析技术 (TG-DTG) 研究其热分解行为, 其热分解温度起始于292 ℃, 表明其热稳定性良好。用Kissinger法和Ozawa法计算其非等温反应动力学参数, 得到其热分解Arrhenius方程为lnk=13.51-186.3×10³/RT。计算得到其标准生成焓Δ_fH₂₉₈^θ为274.91 kJ·mol^-1。计算其热爆炸临界温度T_b为356.7 ℃, 表明其热安定性较好。800 g落锤下, BTORb的撞击感度H₅₀为34.8 cm, 70°摆角、1.23 MPa条件下, 其摩擦感度爆炸百分数为36%, 静电火花感度50%发火能量为0.34 J。

摘要:以对氨基苯磺酸为起始原料, 通过重氮化、缩合和水解反应, 合成了3, 5-二甲基-4-羟基苯胺盐酸盐, 总收率为75%。用3, 5-二甲基-4-羟基苯胺盐酸盐制备了-50 ℃下稳定的3, 5-二甲基-4-羟基苯基五唑, 收率为66.7%。以甲醇为溶剂, 亚铁盐为还原剂, 间氯过氧苯甲酸为氧化剂, 可切断3, 5-二甲基-4-羟基苯基五唑分子中的C—N键, 得到少量的五唑负离子, 并通过质谱、核磁等方法对其进行表征。同位素标记实验证明五唑环中N原子具有相同的化学环境, 说明五唑负离子极有可能具有芳香性。

摘要:将六硝基六氮杂异伍兹烷 (CL-20) 的滤液加入到反溶剂中, 析出少量的晶体, 起到类似“晶种”的作用, 二次快加大量反溶剂使析出的晶体沿“晶种生长”以制备大颗粒圆滑ε-CL-20。分析了反溶剂体积和搅拌速率对ε-CL-20形貌和粒度的影响。对结晶后的ε-CL-20性能进行了表征。结果表明, 与原料相比, 采用这种方法制备出的ε-CL-20的晶体颗粒, 具有表面圆滑、无尖锐棱角、高致密、粒度分布窄的特点。ε-CL-20的特性落高H₅₀从25 cm提高到40 cm, 摩擦感度从96%降到32%, 密度从2.0367 g·cm^-3提高到2.0384 g·cm^-3。

摘要:为了研究某RDX基温压炸药的爆炸威力, 对该温压炸药进行了Ф25 mm圆筒试验和野外静爆试验, 采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对圆筒试验的过程进行数值模拟, 得到了该温压炸药爆轰产物的JWL状态方程参数。引入JWL-Miller模型对温压炸药在野外静爆条件下的冲击波传播过程进行数值模拟, 将模拟结果与试验结果进行比对, 确定了Miller模型中的铝粉二次反应速率参数。结果表明:运用所得JWL-Miller模型参数模拟得到的冲击波参数与静爆试验测得数据吻合较好, 平均相对误差小于±5%。

摘要:为研究壳体约束条件下浇注高聚物黏结炸药 (PBX) 的温度适应性能, 制备了组分为奥克托今 (HMX)/端羟基聚丁二烯 (HTPB)/2, 4-甲基二异氰酸酯 (TDI) 的炸药, 分别装填Ф20 mm×20 mm、Ф15 mm×65 mm、Ф100 mm×200 mm、Ф150 mm×300 mm和Ф200 mm×400 mm五种尺寸的试样, 其中后者三种较大尺寸的试样还分为无缺陷和有预制缺陷两种形式。利用-55~70 ℃温度冲击和温度循环试验, 研究了浇注PBX的内部损伤、壳体外部温度和应变以及炸药尺寸、密度和力学性能变化。结果表明, 温度冲击和温度循环试验后, 浇注PBX没有明显的热损伤, 原有缺陷也没有明显扩展; 随着试验件尺寸的增大, 通过升降温达到温度平衡所需的时间延长, 高低温应变变化呈现减小的趋势。试验后炸药密度增大0.001 g·cm^-3, 拉伸强度和压缩强度分别提高了0.12 MPa和0.55 MPa。

摘要:泡沫铝是一种具有优异吸能性能的多功能材料, 多层泡沫铝和钢板组成的夹层具有良好的抗爆能力。为了研究不同密度泡沫铝排序对夹芯板抗爆能力的影响, 选取相对密度分别为13%、16.7%、20.4%的三种泡沫铝组成九种不同结构的排列方式。利用LS-DYNA软件进行了爆炸过程的数值模拟, 并且对部分结构进行了爆炸作用实验。结果表明, 实验和数值模拟结果吻合较好。在爆炸载荷作用下, 泡沫铝的变形可以分为三种模式, 即弹性变形、塑性变形和胞壁断裂的致密变形; 泡沫铝密度递减结构的底板横向挠度比泡沫铝密度递增结构小; 并且在同样的爆炸载荷作用下, 泡沫铝密度递减结构的透射波强度只有密度递增结构的31.6%;这表明泡沫铝按照密度递减的顺序排列能够提高整体结构的抗爆能力。

摘要:以双基球扁药为研究对象, 采用超临界CO₂升温发泡工艺制备了具有内部分层结构的微孔球扁药。分析了分层结构的形成机理以及解吸附时间和发泡温度对皮层厚度的影响。扫描电镜 (SEM) 结果显示, 随着解吸附时间增加, 未发泡皮层厚度增大, 随着发泡温度升高, 未发泡皮层厚度减小。密闭爆发器实验表明, 不同皮层厚度的样品燃烧性能不同。在解吸附时间t_d=2 min, 发泡温度T_f=85 ℃, 发泡时间t_f=20 s时皮层厚度约20 μm, 具有良好的燃烧渐增性。皮层过厚或过薄都不利于燃烧性能的改善。可以通过控制解吸附时间和发泡温度, 制备出具有合理皮层厚度的微孔球扁药, 实现燃烧渐增性。

摘要:为了准确测量火药燃烧时的高温瞬态火焰表面温度, 利用辐射测温理论提出了火药燃烧宽波段热辐射测温方法, 集成设计了高温瞬态温度测量系统, 并采用单基发射药自由场条件下的燃烧试验, 验证了高温瞬态温度测量系统的有效性和可靠性。结果表明, 自由场条件下3m处的单基发射药燃烧火焰表面温度在1~10 kg等4种不同药量下实测为1500~1800 ℃, 数据重复性较好, 且测量结果与理论计算一致。

摘要:硝基胍 (NQ) 在进行运输和储存时, 通常采用水作稳定剂。为研究硝基胍加水后的热分解行为, 借助差示扫描量热仪 (DSC) 研究了其在动态和等温条件下的分解情况。结果表明, 硝基胍溶液在动态和等温模式下均显示一个放热峰, 其平均比放热量分别为311 J·g^-1和305 J·g^-1。基于Friedman法计算得知动态模式下的活化能为84~78 kJ·mol^-1, 等温模式下活化能为86~78 kJ·mol^-1, 且数值变动很小; 表明其热解过程可用单步机理描述。根据等温模式下的钟型放热速率曲线, 判断其热分解属于单步自催化机理; 进而采用包含引发反应的自催化模型, 对等温数据进行非线性拟合得到了其分解反应速率表达式, 且自催化机理的计算结果与动态DSC的实测数据一致性好, 证明该模型可靠。

摘要:以4, 6-二硝基苯并连三唑-1-氧化物 (DNBTO) 为原料, 通过复分解、取代、硝化-水解反应设计并合成了未见文献报道的新化合物4, 6-二硝基苯并连三唑-3-偕二硝甲基-1-氧化物 (TNBTO); 采用红外光谱、¹H NMR、¹³C NMR及元素分析等表征了中间体及最终产物的结构; 理论计算了TNBTO的密度和生成焓, 利用Kamlet-Jacobs方程计算了TNBTO的爆轰性能, 其密度为1.81 g·cm^-3, 爆速为8161.2 m·s^-1, 爆压为30.2 GPa; 利用薄层色谱法跟踪验证了TNBTO的热稳定性, 发现TNBTO常温下易分解.

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