摘要:

摘要:利用仪器化落锤冲击试验机在-40 ℃下对叠氮聚醚推进剂进行了冲击加载模拟实验, 通过X射线微层析成像技术(X-μCT)表征了推进剂的冲击损伤特性, 并采用动态力学分析研究了叠氮聚醚推进剂在不同加载频率下的动态力学性能。结果表明, 叠氮聚醚推进剂动态力学参数表现出显著的加载频率依赖性, 当加载频率由1 Hz增大至20 Hz时, 其玻璃化转变温度由-38.1 ℃升高至-23.1 ℃; 相应测试条件下, 推进剂试样在冲击加载能量不低于2 J时发生断裂, 未冲断推进剂无宏观裂纹产生, 但其内高氯酸铵(AP)颗粒已部分破碎; 被冲断试样冲击曲线中包含不稳定裂纹扩展过程, 表明叠氮聚醚推进剂在低温下具有一定的脆性材料特征, 推测其损伤模式为含缺陷的AP颗粒首先发生穿晶断裂, 初始微裂纹扩展于基体中并相互贯通扩大, 最终导致试样断裂。

摘要:为了解不同催化剂[二月桂酸二丁基锡(DBTDL)、乙酰丙酮铁(FeAA)、辛酸亚锡(TECH)、三亚乙烯二胺(DABCO)、三苯基铋(TPB)、纳米氧化锌(nano-ZnO)]条件下HTPB/IPDI黏结剂体系的固化过程, 采用黏度法研究了45 ℃时, 不同催化剂作用下, 端羟基聚丁二烯(HTPB)/异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)体系的黏度-时间关系, 并探讨了固化反应速率的变化。结果表明, 45 ℃时, 无催化剂和不同催化剂作用下HTPB/IPDI体系的流变反应速率常数分别为: k_blank=0.002, k_DBTDL=0.045, k_FeAA=0.0439, k_TECH=0.0335, k_DABCO=0.0051, k_TPB=0.0036, k_nano-ZnO=0.0034。不同催化剂对HTPB/IPDI体系固化反应速率常数的影响效果为: DBTDL＞FeAA＞TECH＞DABCO＞TPB＞nano-ZnO。在HTPB/IPDI体系中, 使用DBTDL, FeAA, TECH, DABCO, TPB, nano-ZnO作为催化剂时, 黏结剂体系的适用期分别为0.3, 0.7, 1.9, 6.7, 16, 18 h。通过固化过程中浆料适用期和反应速率常数k的变化情况分析, 认为TPB更适合作为HTPB/IPDI体系的固化催化剂。黏度对数随时间的增长趋势均呈现出前期快后期慢, 向图线右下方偏离的两阶段现象。造成这一现象的主要原因是由于IPDI中NCO基团反应活性的明显差异导致: IPDI中的伯NCO基受到环己烷环和甲基的位阻效应, 其反应活性明显低于环上的仲NCO基的反应活性。

摘要:为了提高高氯酸铵(AP)/端羟基聚丁二烯(HTPB)底排推进剂的力学性能, 在原始AP/HTPB底排推进剂配方中添加质量分数分别为0.3%和0.5%的2 mm短切碳纤维。对含短切碳纤维的AP/HTPB底排推进剂进行静态单轴拉伸、压缩性能实验。用扫描电镜(SEM)进行试件断裂面微观分析。实验结果表明:添加质量分数为0.3%和0.5%的2 mm碳纤维的AP/HTPB底排推进剂的拉伸强度分别提高了11.7%和33.0%, 压缩强度分别提高2.1%和7.8%。短切碳纤维分布在HTPB基体中。短切碳纤维与HTPB基体的黏结性能良好。新型含短切碳纤维的AP/HTPB底排推进剂的破坏主要由AP颗粒脱粘引发。短切碳纤维对HTPB基体中微裂纹的发展有抑制作用。显示短切碳纤维是良好的AP/HTPB底排推进剂的增强体。

摘要:探究凝胶燃料单滴微爆过程中液滴形态和物理量变化规律，采用光滑粒子流体动力学(SPH)方法对JP-8金属凝胶液滴的微爆过程进行数值模拟研究。引入完全变光滑长度SPH方法解决气泡膨胀过程中密度梯度和光滑长度梯度变化剧烈的问题。采用修正JCD(Johnson-Cook Damage)强度模型模拟了弹性胶凝剂膜。模拟了凝胶液滴微爆过程中，内部气泡生长、膨胀、破壳、喷射等过程。得到了气泡变形过程中液滴内部压力和胶凝剂膜的应力变化特性。探索了凝胶液滴微爆过程中液滴半径、压力、拉伸应力、表面张力等物理量的变化规律。数值模拟结果显示，随着时间的推移，凝胶液滴体积逐渐膨胀，压力震荡上升，当直径膨胀比D/D₀达到1.4时，胶凝剂膜破裂，液滴体积迅速缩小，压力急剧下降。对于多气泡凝胶液滴，大气泡相对小气泡膨胀更快，且大气泡产生对壁面的压力更大，导致胶凝剂膜在靠近大气泡附近破裂，破裂时间相较于单一气泡有所缩短。数值模拟结果与实验结果相吻合，揭示了凝胶液滴微爆过程的内在机理，验证了SPH算法在解决此类问题上的有效性。

摘要:在膏体推进剂本构方程测定拟合过程中，引入巴格利(Bagley)修正方法，根据巴格利修正参数进行误差修正重新拟合本构方程，用于减小膏体推进剂粘度带来的实验误差。引入的巴格利修正方法将拟合得到的带有8%左右误差值的本构方程修正减小到误差 < 2%，由求得的本构方程得到的函数曲线与实验测量值吻合较好。结果表明，巴格利误差修正方法效果明显，在一定程度上提高了膏体推进剂本构方程的精度。

摘要:以奥克托今(HMX)为基，加入氧化剂高氯酸铵(AP)、硼铝复合粉和粘结剂端羟基聚丁二烯(HTPB)，设计和制备硼铝金属化炸药。用扫描电子显微镜(SEM)观测了硼粉、铝粉及硼铝复合粉的外观形貌; 用热重-差示扫描量热(TG-DSC)分析了奥克托今(HMX)和高氯酸铵(AP)对硼铝粉热氧化特性的影响，对硼铝粉的反应动力学机理进行了深入了解; 为掌握金属化炸药对各种外界能量刺激的安全性以及传播爆轰波的能力, 测试了硼铝金属化炸药的撞击感度、摩擦感度、电火花感度、雷管起爆感度和起爆特性。结果表明，硼铝复合粉中，球形Al粉的表面有许多小颗粒的硼粉; 在室温~1000 ℃范围和N₂气氛下，虽然压力对HMX和AP的热分解峰温有影响，但是，Al粉和B粉仅发生部分氧化，不能燃烧；硼铝金属化炸药的撞击感度为60%~80%，摩擦感度均为100%，电火花感度为3.83~6.40 kV，可以用8^#工业雷管直接起爆，表明无粘结剂的硼铝金属化炸药感度较高，使用钝化HMX和AP后其感度明显降低，添加聚氨酯粘结剂后其感度进一步下降，当聚氨酯粘结剂含量为20%时，HMX基硼铝金属化炸药的撞击感度小于10%，摩擦感度小于30%，显示能满足混合炸药制备及加工工艺的安全要求; 此外，直径Φ50 mm的硼铝金属化炸药可以用8^#工业雷管直接起爆，能稳定传播爆轰波，表现出较强的后效做功能力。

摘要:以六氢咪唑[4, 5-d]咪唑-2(1H)-亚胺为原料, 通过三个阶段硝化反应合成了一种新型多环氮杂环含能化合物: N-1, 4, 6-三硝基六氢咪唑[4, 5-d]咪唑-2(1H)-亚硝胺(TNINA), 总收率55%。采用红外光谱(IR)、核磁共振(NMR)、质谱(MS)对目标产物以及中间体进行了表征, 同时研究了时间、温度、乙酸酐与硝酸体积比等因素对第三阶段硝化反应的影响。利用热重分析(TG)和差示扫描量热仪(DSC)研究了TNINA的热性能, DSC结果显示其热分解温度为214.4 ℃, 且放热过程瞬间完成。用Monte-Carlo方法估算TNINA的理论密度为1.91 g·cm^-3, 真密度仪测得其密度为1.89 g·cm^-3。用Kamlet-Jacobs方程估算出其爆热为5513.26 kJ·kg^-1, 爆速为8.836 km·s^-1, 爆压为35.80 GPa, 撞击感度H₅₀的计算值为41 cm, 测试值为53 cm。理论计算结果与实验数据说明TNINA与RDX相比拥有更优异的爆轰性能与更低的感度。

摘要:为研究平均粒径1 μm的锆粉(Zr)对高氯酸钾(KClO₄)各步热分解反应的影响, 通过X射线光电子能谱(XPS)和热重分析(TG/DTG)研究了纯KClO₄和质量比为50:50的Zr/KClO₄两种体系的热分解过程。XPS结果表明, 锆粉的加入促进了KClO₄第一步热分解生成KClO₃的可逆反应平衡向右移动。利用线性拟合方法求解了两步热分解过程的动力学三因子, 计算结果表明, 加入小粒径锆粉后第一步热分解的活化能降低, 指前因子增大, 最可几机理函数由G(α)=[-ln(1-α)]^3/4变为G(α)=-ln(1-α), 热爆炸临界温度由587.7 ℃降至516.9 ℃; 第二步热分解活化能升高, 指前因子不变, 最可几机理函数均为G(α)=-ln(1-α)。因此, 锆粉的加入促进了KClO₄的第一步热分解, 增加了反应的活性位点, 使反应更易进行, 提高了反应速率, 但同时锆粉表面被氧化为氧化锆, 作为惰性物质掺杂于KClO₄和KClO₃之间, 使得第二步热分解的表观活化能升高, 但其不参与反应, 不改变反应机理。

摘要:为了有效控制硝化棉(NC)基微孔球形药的结构，通过调节工艺参数及引入烷烃溶剂等方法，探索颗粒直径、颗粒表面孔隙率和颗粒球形度的变化规律。结果表明:提高溶剂用量可以降低硝化棉溶胶及乳液的粘度，微孔球形药的平均粒径显著减小。在乳化发泡环节引入烷烃作为致孔剂，可以制备出表面开孔的微孔球形药，随着烷烃用量的增加，表面孔隙率逐渐提高，样品的比表面积也相应增加。采用浸析法进行溶剂驱除时，降低加水速度可以显著提高微孔球形药颗粒的球形度。通过调节工艺参数及在乳液中加入烷烃溶剂，实现硝化棉基微孔球形药结构的定量控制是完全可行的。

摘要:为了研究不同重结晶工艺对1, 1′-二羟基-5, 5′-联四唑二羟胺盐(HATO, TKX-50) 热性能和机械感度的影响, 分别采用降温法、溶剂-非溶剂法, 制备了6种不同粒径和晶体形貌的HATO样品。利用激光粒度仪和扫描电镜对不同重结晶工艺所得HATO样品的粒度和形貌进行了表征。利用差示扫描量热仪(DSC)对其热分解性能进行了分析。按GJB772A-1997方法对其撞击、摩擦感度进行了测试。结果表明, 不添加表面活性剂, 利用降温重结晶制备的HATO样品其粒度最大(d₅₀=196.5 μm)且晶体表面光滑、形状规则, 表现出最高的分解温度及较低的机械感度, 其分解峰温为249.1 ℃, 撞击感度、摩擦感度分别为8%、20%。

摘要:为了解乌洛托品(HA)和硝酸(NA)体系的成盐反应过程, 明确成盐机理, 采用在线红外技术跟踪监测分析了HA与NA生成乌洛托品一硝酸盐(HAMN)和乌洛托品二硝酸盐(HADN)过程中主要官能团特征吸收峰随时间的变化, 用计算化学方法研究了HA与NA之间的相互作用。结果表明, 在HA的成盐过程中, HNO₃与HA生成HAMN的反应很快, 而HAMN到HADN的反应相对较慢。当硝酸达到5.97 mol·L^-1时, 才有HADN生成。在HAMN红外光谱中, 1002, 1236, 690, 806 cm^-1处出现了颠倒峰, 这些峰为HA中C—N键的特征吸收峰。由于生成了HAMN, 引起了C—N键的力常数的改变, 在倒峰左右两边对应处出现了波数为979, 1024, 1219, 1259 cm^-1的吸收峰。当有HADN析出时, 不滴加硝酸, 依然有HADN生成并析出, 且溶液中硝酸的量呈现缓慢上升趋势。在HAMN生成在过程中, HAMN吸附了周围的硝酸分子, 当有HADN生成时, 释放硝酸分子到溶液中, 供给HAMN分子继续反应生成新的HADN分子。用高斯软件得到了HA和NA、HA与H₂O的优化结构和计算结合能值, 显示HA的硝酸体系更稳定, 该结果与实验结果一致。

摘要:为研究TATB基高聚物粘接炸药(PBX)中炸药晶体与粘结剂之间的界面热阻, 采用在TATB单质药片上涂覆氟橡胶层的方法, 制备了TATB基PBX单层界面样品, 并通过纳米压痕法获得了界面样品氟橡胶层及界面层厚度, 利用激光热导仪测得TATB/氟橡胶界面层在293, 303, 313, 323, 333 K下的导热系数分别为6.18×10^-3, 6.53×10^-3, 9.87×10^-3, 2.16×10^-2, 7.72×10^-3 W·m^-1·K^-1。基于界面导热系数与热阻的关系, 建立含界面热阻的PBX导热系数预测模型, 获得了某型PBX导热系数理论值, 理论计算结果与实测值吻合性较好。

摘要:换能元作为微机电系统(Micro Electro-Mechanical Systems, MEMS)火工品的核心部件, 是MEMS火工品安全性和可靠性的重要影响因素，对整个武器系统的影响也是不可忽视的。文中从换能元的基底和电阻材料研究、结构设计等角度, 综述了近年来MEMS火工品换能元的最新发展研究。介绍了MEMS火工品换能元的两大关键技术: MEMS火工品换能元的设计制备方法以及换能元性能参数的测试表征。指出:具有微型化、集成化、多功能化和高可靠性的MEMS火工品换能元是未来研究的热点。为MEMS火工品换能元的设计研究提供理论支撑, 应加强微尺度下的热散失特性以及桥区电阻特性研究。认为复合含能薄膜桥换能元是MEMS火工品换能元的一个重要发展方向。

摘要:为了获得1-三硝甲基-3-硝基-1, 2, 4-三唑(TNMNT)的晶体结构并对其性能进行预估, 以3-硝基-1, 2, 4-三唑为原料, 通过取代、硝化反应合成出了TNMNT, 收率为62%, 以无水乙醇为溶剂, 用溶剂蒸发法培养得到纯的TNMNT单晶, 并采用核磁共振谱、红外光谱与X-射线单晶衍射仪进行了结构表征。用DSC-TG法分析了热稳定性。用Gaussian 09 and EXPLO5(V6.02) 程序分别计算了生成焓和爆轰参数。结果表明: TNMNT晶体属于单斜晶系, 空间群P2₁/c, 晶体参数为a=6.643(3)Å, b=20.494(7)Å, c=6.698(3)Å, β=94.225(9)°, V=909.4(6)ų, Z=4, D_c=1.922 g·cm^-3, μ=0.190 mm^-1, F(000)=528.0。5 ℃·min^-1升温速率下, TNMNT的热分解峰温为158.3 ℃。它的标准生成焓为210.9 kJ·mol^-1, 爆速为9023 m·s^-1, 爆压为35.5 GPa。大量分子间和分子内氢键作用的存在使TNMNT分子稳定存在, 硝仿基团的引入使TNMNT分子的能量提高。

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