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摘要:为研究精制棉质量、硝化工艺对高氮量硝化纤维素(NC)硝化均匀性的影响规律, 采用H₂SO₄-HNO₃-H₂O体系对不同成熟度的精制棉进行硝化处理, 通过改变硫酸-硝酸比、硝化时间制备了高氮量NC, 利用偏光显微镜测试NC的含氮量及硝化均匀性, 探讨了不同成熟度和硝化工艺对高氮量NC的氮量及硝化均匀性影响规律, 同时将不同均匀性的NC经胶化压制成典型的发射药, 对比了相应药粒侧断面的微观形貌。结果表明, 精制棉成熟度高时, 制备的高氮量NC均匀性优于成熟度低的产品; 硫硝比为2.7时, 制备的NC含氮量高、硝化均匀性较好; 以成熟度大于70%的精制棉为原料, 制备NC的硝化均匀性指标-均方差约2.3; 30~35 min硝化效果最佳, 延长硝化时间对氮量影响不大, 均匀性反而降低。表明, 以成熟度高的精制棉为原料, 通过控制硝化体系中硫硝比和硝化时间, 可得到均匀性较好的NC, 用其压制单基发射药的胶化和压伸成型质量可得到明显改善。

摘要:为了改善高能太根发射药的力学性能，在高能太根发射药配方的基础上，添加少量(质量分数0.5%，1.0%，1.5%，2.0%)由湿木浆纤维素得到的纳米纤维素纤维(CNFs)，制备了含CNFs的高能太根发射药。采用扫描电镜、热重分析仪和差示扫描量热仪研究了添加CNFs前后高能太根发射药的表面结构和热分解性能。采用简支梁冲击试验机和密闭爆发器试验研究了含CNFs高能太根发射药的冲击强度及能量性能。结果表明，少量添加CNFs可明显提高高能太根发射药的低温冲击强度，对热分解性能影响很小。与高能太根发射药(参比样)相比，添加0.5% CNFs的高能太根发射药，在-40 ℃低温和20 ℃室温下, 冲击强度分别提高了30.4%和8.9%。随着CNFs含量增加，火药力逐渐降低，余容逐渐上升，燃速逐渐减小，压力指数小幅度上升。当CNFs的添加量为0.5%时，高能太根发射药的火药力为1191.91 kJ·kg^-1，余容为0.870 L·kg^-1，压力指数为1.06，分别较参比样减少了1.9%、增加了5.1%和增加了4.2%。

摘要:为研究串联发射的弹丸在不同起始速度下动态挤进膛线的力学机理与运动特点, 以30 mm火炮为对象分析了串联发射方式的内弹道物理过程, 建立了弹丸与坡膛的有限元模型, 采用LS-DYNA软件进行了挤进过程的有限元仿真。研究结果表明:挤进过程中, 弹带变形规律不受挤进起始速度的影响, 均是逐步被膛线刻槽并发生塑性变形; 起始速度由5 m·s^-1增加至400 m·s^-1, 弹带等效应力峰值从611.8 MPa升高至717.5 MPa, 弹带塑性应变最大值从0.89降低至0.75, 挤进阻力峰值从为20.3 kN提高至22.9 kN, 挤进完成后的摩擦阻力从0提高至3.5 kN, 挤进起始速度增加导致了弹带材料应变率、塑性流动应力与挤进阻力的改变, 影响弹丸挤进后的内弹道过程; 3发弹串联发射时, 首发弹20个节点轴向速度的标准差为8.3 m·s^-1, 后续弹分别为18.2, 26.7 m·s^-1, 后续弹挤进时的振动冲击效应较首发弹显著。

摘要:为研究发射药模具内流道结构对硝基胍发射药成型过程的影响, 建立了11/7硝基胍发射药模具内流道模型, 对以收缩角为30°, 45°, 60°, 成型段长度为25, 30, 45 mm不同组合的9种方案进行了数值仿真, 分析挤压过程中收缩角和成型段长度对剪切速率、压力、速度分布的影响。结果表明, 收缩角对不同收缩段和成型段交界面以及近出口等截面的影响相似, 都表现出靠近中心模针以及壁面附近处发射药药料剪切速率高于周围部分, 截面压力分布均匀, 药料流动速度分布呈现中间大两边小的特点; 成型段长度对药料流动过程中剪切速率分布影响较大, 成型段长度越小, 剪切速率越容易发生突变, 可能导致非稳态流动; 同时确定较优的内流道参数方案为收缩角45°, 成型段长度30 mm。

摘要:以2, 3, 5, 6-四氨基吡啶盐酸盐和原甲酸三乙酯为原料，以缩合反应制备了氮杂环硝胺母体1, 5-二氢-二咪唑并[4, 5-b:4′, 5′-e]吡啶，原甲酸三乙酯与2, 3, 5, 6-四氨基吡啶盐酸盐的最优摩尔比为4.5，收率为56.5%;以硫代氨基脲和1, 4-二甲酰基-2, 3, 5, 6-四羟基哌嗪为原料，制备了2, 9-二醛基-5, 13-二硫羰基-2, 4, 6, 7, 9, 11, 12, 14-八氮杂-三环[8.4.0.0^{3, 8}]十四烷，硫代氨基脲与1, 4-二甲酰基-2, 3, 5, 6-四羟基哌嗪的最优摩尔比为2.2，收率为46.0%。采用核磁共振、红外光谱、质谱和元素分析表征了它们的结构。运用量子化学密度泛函理论DFT-B3LYP/6-311G(d)方法，对两种氮杂环硝胺母体进行了几何优化和振动频率分析，研究了两种母体在200~800 K内的热力学性质，结果表明，两种氮杂环硝胺母体的标准恒压摩尔热容、标准摩尔熵和标准摩尔焓均随温度升高而增大。

摘要:以二氨基呋咱(DAF)为原料合成了含能化合物5, 10-双(偕二硝基甲基)-呋咱并[3, 4-e]双([1, 2, 4]三唑并)[4, 3-a:3′, 4′-c]吡嗪(BOBTP, 七步合成总收率10%), 通过中和反应与一系列富氮阳离子搭配制备出了相应的含能离子化合物; 采用X-射线单晶衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、核磁共振(¹H NMR、¹³C NMR)、元素分析等手段对其结构进行了表征; 利用热重法(TG)-差示扫描量热法(DSC)测定了它的热分解温度; 运用Explore5 v6.02软件计算了其爆轰性能。结果表明, BOBTP的二钾盐(BOBTPK)的晶体属于单斜晶系, C2/c空间群, 晶胞参数为a=1.9913(3)Å, b= 0.93491(12)Å, c=1.6807(2)Å, β =90.160(3)°, V=3129.0(7)ų, Z = 8, D_c=2.103 g·cm^-3, M=1.752 mm^-1, F(000)=1976。对所得的基于BOBTP的含能离子化合物, 25 ℃时的实测密度范围为1.62~1.75 g·cm^-3; 热分解反应的onset温度范围为186~232 ℃; 计算爆速大于7500 m·s^-1, 爆压大于20 GPa; 实测撞击及摩擦感度较低, 其中BOBTP的二羟胺盐的撞击感度为18 J, 摩擦感度为240 N。

摘要:为了获得高温和机械应力对高聚物粘接炸药(PBX)力学行为的影响规律, 基于材料试验机的结果获得了以HMX为基的PBX-1及以TATB为基的PBX-2在不同高温和机械应力作用下的力学响应规律, 用动态热机械分析仪(DMA)和扫描电子显微镜(SEM)分析了它们的力学性能的变化机理。结果表明, 在25~90 ℃高温-力耦合加载下, 两种PBX的拉伸、压缩强度随温度升高而降低, 但破坏应变在一些温度点产生突变, PBX-1的应变突变温度点约为65 ℃, PBX-2分别约为35、55 ℃和75 ℃; PBX-1的高温-力顺序加载响应规律包含两个温度段, 25~150 ℃为第一阶段, 该范围的高温作用下材料压缩强度和破坏应变几乎不会变化, 150~200 ℃为第二阶段, 破坏应变随温度升高而增大, 压缩强度先减小后增大, 在180 ℃最低。高温-力耦合作用下, 粘结剂相态变化和粘弹特性改变是影响PBX高温软化和力学性能劣化的主要原因, 其软化-流动-粘流化将引起PBX的变形行为特别是拉伸及压缩破坏应变的突变, 同时导致PBX破坏模式由脆断向脱粘失效转变, PBX的突变温度与粘结剂的物态转变温度相对应。对于高温-力顺序加载, 粘结剂弹性回复和炸药晶体无损伤是PBX-1在25~150 ℃力学性能不变的主要原因, 炸药晶体在180 ℃附近会发生高温破碎, 导致PBX-1的压缩强度在180 ℃附近达到最低值。

摘要:为了探讨热老化对炸药装药过载安全性的影响, 在71℃下对某黑索今(RDX)基含铝压装炸药装药高温加速老化39天, 采用落锤加载装置对老化前后装药的发射安全性进行了考核, 并分析了炸药药柱结构、钝感剂和黏结剂含量、RDX晶体品质对装药发射安全性的影响。结果表明, 在相同落锤加载条件下, 未老化样品比老化后样品发生燃烧爆炸的可能性更大; 老化后炸药药柱结构完整, 药柱中黏结剂软化迁移, 微小孔隙缩小弥合, 药柱表面钝感剂和黏结剂含量由5.90%增加到6.20%; RDX晶体颗粒的拉曼特征峰半峰宽较老化前减小, 特别是345 cm^-1位置处特征峰半峰宽减少了42.4%。表明老化过程中炸药药柱中钝感剂和黏结剂的软化迁移、微缺陷修复、表面钝化、RDX晶体品质的改善等因素是老化装药发射安全性优于未老化装药的主要原因。

摘要:为了研究β-HMX晶体在丙酮溶液中的晶习，采用丙酮溶剂挥发法制备了β-HMX大单晶，利用粉末GeO₂作为内标物质，通过粉末X射线衍射内标法，确定了β-HMX晶体所有显露面的晶面指数，从实验上建立了β-HMX在丙酮溶液中的晶习模型，并与文献报道的利用不同生长模型模拟得到的晶习模型进行了比较。β-HMX晶体各个显露面的晶面指数分别为(1 0 0)、(0 1 1)、(-1 1 1)和(0 2 0)，其中(1 0 0)晶面为最优生长面，其次为(0 1 1)、(-1 1 1)晶面，再次为(0 2 0)晶面，与溶剂校正后的AE模型模拟得到的β-HMX晶体在丙酮溶液中的晶习模型相符。丙酮分子与β-HMX晶体的(1 1 0)和(0 2 0)晶面的相互作用较弱，导致随晶体生长，(1 1 0)和(0 2 0)晶面逐渐消失，证明溶剂环境对HMX的晶体形貌具有很大的影响。

摘要:为研究快中子照相技术(FNR)在武器质量检测中的可行性, 以公开的武器模型数据建立模拟模型, 利用Monte Carlo (MC)方法对快中子照相在武器质量检测中的安全性进行评估, 由评估数据得出在14.1 MeV快中子累计照射2×10⁸ n条件下, 铀、钚两种裂变材料损伤极小。同时, 参考国外研究模型和预设缺陷, 设计加工了类比模型实验样品, 通过实验和模拟相结合的方式对武器检测中可能出现的内部狭缝、圆孔和中心位移等问题进行研究。实验结果表明FNR可以识别5 mm钢包裹条件下的1 mm的狭缝缺陷。模拟结果显示FNR可以实现对特定厚度的特殊材料进行中心位移缺陷诊断, 模拟评估和实验结果表明快中子照相技术在武器质量检测中具有可行性。

摘要:为准确测定3, 4-二硝基吡唑产品的纯度, 建立了3, 4-二硝基吡唑及其合成过程中可能存在的杂质(3-硝基吡唑、1, 3-二硝基吡唑)的高效液相色谱分析方法。讨论了不同流动相体系、流动相比例、流速等条件对3, 4-二硝基吡唑高效液相色谱分离效果的影响。采用外标法进行定量分析。结果表明, 得出最优的色谱条件为: Hypersil ODS2色谱柱(250 mm×4.6 mm, 5 μm), 紫外检测波长260 nm, 流动相为乙腈/0.1%乙酸水=35:65(V/V), 流速1.0 mL·min^-1, 柱温25 ℃, 进样量10 μL。在上述色谱条件下, 3-硝基吡唑、3, 4-二硝基吡唑和1, 3-二硝基吡唑的保留因子分别为0.41、1.20、1.52, 3-硝基吡唑和3, 4-二硝基吡唑间的分离度为9.42, 3-硝基吡唑和1, 3-二硝基吡唑间的分离度为3.16。3, 4-二硝基吡唑线性范围为5~500 mg·L^-1, 3-硝基吡唑的线性范围为5~250 mg·L^-1, 1, 3-二硝基吡唑的线性范围为5~250 mg·L^-1。在此范围内, 三种化合物的检测限分别为1.19, 0.60, 1.04 mg·L^-1, 相对标准偏差为1.39%~2.08%, 加标回收率为95.29%~103.43%。

摘要:针对超声波强化铁碳微电解法降解含硝基苯废水时各操作因素之间是否存在相互作用的问题, 采用响应面法(RSM)对工艺条件进行了优化。实验中, 选取29组有代表性的试验点, 以超声波(US)功率、零价铁(Fe⁰)剂量、活性炭(GAC)剂量、废水初始pH值为主要因素, 硝基苯的去除率为响应值, 设计了四因素三水平的响应面实验, 得到了最优的工艺条件。结果表明, Fe⁰剂量与废水初始pH值、废水初始pH值与超声功率之间存在明显的交互作用; 当Fe⁰剂量为20.7 g·L^-1, GAC剂量为13.19 g·L^-1, 初始pH值为2.08, 超声功率为175.96 W时, 硝基苯去除率的预测值为98.50%。与实测值相差1.23%(< 2%)。因此得到超声强化铁碳微电解降解硝基苯的二次数学模型对工艺条件的优化及硝基苯去除率的预测具有良好的可靠性。

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摘要:激光拉曼光谱是一种原位无损快速检测技术, 在火炸药分析检测领域具有重要的应用前景。综述了普通激光拉曼光谱以及在此基础上发展起来的傅里叶变换拉曼、共焦显微拉曼、表面增强拉曼、便携式拉曼以及远程拉曼技术在火炸药分析检测领域的应用研究进展, 分析了不同类型激光拉曼光谱技术的优点和局限性, 比较了三硝基甲苯(TNT)、六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)、奥克托今(HMX)、太安(PETN)、黑索今(RDX)等典型炸药的激光拉曼光谱数据。认为建立火炸药的拉曼定量分析方法、制备性能优异的表面增强拉曼的基底材料及进一步发展便携式拉曼是未来的研究重点。