摘要:

摘要:以五唑银盐（或五唑羟胺盐）和盐酸羟胺为原料，设计并合成了一种新型的基于五唑阴离子的含能共晶化合物（NH₃OH⁺N₅^-）₂·NH₃OH⁺Cl^-·H₂O。采用单晶X-射线衍射分析（XRD）、傅里叶红外光谱（IR）和元素分析对该化合物的结构进行了表征，晶体属于单斜晶系，P2₁/n空间群，晶胞参数为a=3.8390（6） Å，b=14.665（2） Å，c=21.975（3） Å，V=1236.4（3） ų，α=γ=90°，β=92.034（3）°，Z=1，D_c=1.589 g·cm^-3。利用差示扫描量热仪（DSC）和热失重分析仪（TG）对（NH₃OH⁺N₅^-）₂·NH₃OH⁺Cl^-·H₂O的热稳定性进行了研究，结果显示其初始分解温度约为95.6 ℃，热稳定性良好。通过EXPLO5计算其爆速为8260 m·s^-1，爆压为23.79 GPa。该共晶化合物具有较低的撞击和摩擦感度（IS>40 J；FS>360 N），盐酸羟胺的共结晶大大降低了NH₃OH⁺N₅^-的机械感度。

摘要:以含能化合物3，4-二氨基-5-（3，4-二氨基-1，2，4-三唑-5-基）-1，2，4-三唑（化合物1）为有机碱，分别与高氯酸和硝酸进行中和反应，合成了两种具有高热稳定性的含能离子盐：3，4-二氨基-5-（3，4-二氨基-1，2，4-三唑-5-基）-1，2，4-三唑高氯酸盐（化合物2），3，4-二氨基-5-（3，4-二氨基-1，2，4-三唑-5-基）-1，2，4-三唑硝酸盐（化合物3）。首次培养了化合物2和3的单晶，并采用单晶X射线衍射进行晶体结构解析；化合物2的晶体结构中，每个阳离子和12个相邻的高氯酸根通过氢键作用相互连接，阳离子形成层状堆积，高氯酸根阴离子镶嵌在层与层之间；化合物3的晶体结构中，每个阳离子和10个相邻的硝酸根通过氢键作用相互连接，从而构筑化合物3的层状堆积结构。采用差示扫描量热仪（DSC）和热重分析仪（TG）研究了化合物2和3的热稳定性，化合物2和3具有超高的热稳定性，其热分解温度分别为338.3 ℃和289.8 ℃。此外，化合物2的理论爆速和比冲分别为8308 m·s^-1和250.3 s，表现出优异的能量特征；化合物3具有优异的感度特性，其撞击感度和摩擦感度分别高于20 J和360 N。

摘要:为改善钝感炸药3-硝基-1，2，4-三唑-5-酮（NTO）的酸性，将NTO分别与3，5-二氨基-1，2，4-三唑（3，5-DATr）、咪唑（IMZ）反应，制备得到了NTO·（3，5-DATr）含能离子盐（Ⅰ）和NTO/IMZ含能共晶（Ⅱ）。通过溶剂挥发法培养得到了单晶，利用X-射线单晶衍射仪确定了其晶体结构。晶体Ⅰ属于单斜晶系，空间群为P2₁/c，M_r=229.19，晶胞参数a=3.5687（7） Å，b=17.245（3） Å，c=14.655（3） Å，β=93.79（3），V=899.9（3） ų，Z=4，D_c=1.692 g·cm^-3；晶体Ⅱ属于正交晶系，空间群为Pbcn，M_r=207.17，晶胞参数a=16.9398（16） Å，b=5.6802（5） Å，c=17.9111（19） Å，V=1723.4（3）ų，Z=4，D_c=1.597 g·cm^-3。采用差示扫描量热法（DSC）和热失重法（TG）研究了其热分解行为，结果表明二者均具有良好的热稳定性。运用Gaussian 09程序对化合物结构进行优化并计算其生成焓，用EXPLO 5软件对二者的爆速和爆压进行了评估（Ⅰ： D=7662.3 m·s^-1，p=21.0 GPa；Ⅱ： D=6490.2 m·s^-1，p=14.6 GPa）。采用BAM方法测试了其机械感度，结果表明，二者均对撞击和摩擦钝感（IS>40 J，FS>360 N）。利用pH计测试了化合物标样的pH值，在0.01 mol·L^-1的标准溶液中NTO，Ⅰ和Ⅱ的pH值分别为2.92（22.8 ℃）， 4.10（22.7 ℃），4.98（22.8 ℃），表明盐和共晶的形成在一定程度上改善了NTO的酸性。

摘要:不同形貌铝热剂在性能上有着很大的差异。为了探讨不同MoO₃形貌对Al/MoO₃铝热剂热性能和燃烧行为的影响，制备了Al/棒状MoO₃和Al/带状MoO₃铝热剂，采用场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）、X射线衍射仪（XRD）和差示扫描量热仪（DSC）对其形貌和热性能进行了表征测试。DSC结果表明，Al/带状MoO₃铝热剂和Al/棒状MoO₃铝热剂释放的热量分别为1702 J·g^-1释放432 J·g^-1。Al/带状MoO₃铝热剂的初始反应温度为401.95 ℃，比Al/棒状MoO₃铝热剂的504.87 ℃提前102.92 ℃。通过非等温热力学分析，两种铝热剂的活化能（E_a）没有显著差异，但Al/棒状MoO₃铝热剂具有较高的热爆炸临界温度（T_b），说明其具有较高的安全性。在开放燃烧实验中，两种铝热剂的燃烧行为差异小，但当燃烧结束时，Al/带状MoO₃铝热剂周围会溅射出火花。封闭管燃烧实验显示，Al/棒状MoO₃铝热剂的燃烧波波速先上升后下降，最大波速达1037 m·s^-1，而Al/带状MoO₃铝热剂的燃烧波速呈上升趋势，最大速度为2710 m·s^-1。Al/带状MoO₃铝热剂在热和燃烧性能上要优于Al/棒状MoO₃铝热剂，而Al/棒状MoO₃铝热剂更为安全。

摘要:为了研究高氯酸铵（AP）、硝酸胍（GN）、硝基胍（NQ）、N-甲基-4-硝基苯胺（MNA）、奥克托今（HMX）等含NH_n（n=0～4）的化合物影响2，4-二硝基苯甲醚（DNAN）凝固过程及凝固温度的机制，采用差示扫描量热（DSC）法和光学显微镜法研究了AP含量及不同添加物对DNAN凝固温度的影响；采用显微镜观测了含添加物DNAN试样在薄层中的凝固过程，计算了凝固线速度，获得了试样动态结晶过程特征；采用扫描电镜测试了Φ20 mm药柱断面微观形貌，研究添加物对样品成型性的影响规律；根据结晶热力学理论研究了DNAN凝固焓与凝固温度的关系；分析了含NH_n（n=0~4）的化合物对DNAN凝固温度的影响机理并开展了试验验证。结果表明，AP可显著提高DNAN凝固温度，但AP含量及GN、NQ、MNA、HMX等化合物的加入对凝固温度无显著影响；由于凝固温度提高，含AP试样在薄层中凝固线速率最低、结晶为粗大树枝晶。而在体生长时，受结晶潜热影响的纯DNAN微观形貌为柱块状，而含添加物的DNAN试样则显示出结晶细小的特征。分析了DNAN的凝固热力学特征，凝固温度与凝固焓体现出正相关性，且受异质添加物颗粒对非均匀形核的影响。而DNAN凝固温度影响机理及试验验证表明，含NH₄⁺离子的化合物可显著提高DNAN凝固温度。

摘要:复合固体推进剂含有固体颗粒较多，传统的有限元分析方法难以准确实现复合固体推进剂在双螺杆挤出过程的仿真模拟。离散单元法（DEM）与计算流体力学（CFD）耦合是一种适合复合固体推进剂生产过程仿真的有效方法，但实现难度很大。基于标定的接触模型参数通过DEM实现了以铝粉和高氯酸铵为主要组分的固体推进剂固体颗粒在双螺杆挤出输送过程的模拟，利用测得液相黏度模型参数通过DEM-CFD耦合计算实现了固体推进剂固体颗粒与液相在双螺杆挤出过程的耦合仿真。结果表明，通过DEM计算得到的固体推进剂固体颗粒在双螺杆中的输送与实验规律相符；对比DEM-CFD耦合仿真与DEM中固体颗粒仿真结果，可见加入了液相的DEM-CFD耦合仿真物料流动性比未添加液相的DEM固体颗粒更好，物料在螺杆输送段的填充率从20%提升到40%，固体颗粒平均输送速度提升150%，螺杆的受力变化不大。

摘要:为了准确地描述固体火箭发动机端羟基聚丁二烯（HTPB）推进剂/衬层黏接界面在不同温度下的力学特性，从试验和数值仿真两方面研究了该黏接界面的Ⅰ型破坏特性。首先，通过单轴拉伸实验获取了不同温度下的载荷-位移曲线，并采用高速摄像机获取了黏接界面的破坏过程，分析了黏接界面的破坏形式，发现HTPB推进剂/衬层黏接界面的破坏形式为HTPB推进剂的内聚破坏，表明黏接界面的强度高于推进剂的强度；由-40 ℃升高到60 ℃的过程中特征位移先增大后减小，说明特征位移受温度因素影响明显。在双线性内聚力模型的基础上构建了一种损伤变量为多项式的内聚力模型，通过开展数值仿真计算，比较了不同界面模型参数在预测各温度下黏接界面力学特性的准确性，并以特征位移作为已知参数预测了不同温度下的黏接界面载荷-位移曲线，数值预测结果与实验结果保持一致，说明所建界面模型能够比双线性内聚力模型更加真实准确地反映固体火箭发动机黏接界面I型破坏的温度相关特性。

摘要:慢速烤燃试验是固体火箭发动机低易损性评估试验考核的重点之一。为研究丁羟复合固体推进剂发动机尺寸对慢速烤燃特性的影响规律，采用慢速烤燃试验结合数值模拟，对比分析了Ф100 mm×200 mm、Ф160 mm×400 mm中小型试验件和Ф522 mm×887 mm大尺寸固体火箭发动机慢速烤燃点火增长规律，确定了点火温度、点火区域及响应等级。结果表明：Ф100 mm×200 mm，Ф160 mm×400 mm及Ф522 mm×887 mm 3种试验件的试验点火温度分别为244，172，155 ℃；以试验数据作为输入，计算点火温度分别为250，269，154 ℃，计算误差分别为2.88%，1.17%，0.64%，响应等级分别为爆炸、爆炸、爆燃；计算云图表明，中小型试验件的点火位置位于圆柱体中心，大尺寸固体火箭发动机的点火位置位于固体推进剂前端肉厚的中心位置，为一环状区域。

摘要:为了实现对硝酸酯增塑聚醚（NEPE）推进剂药柱贮存寿命进行预估时的测量无损性，通过对施加10%定压缩应变的NEPE推进剂进行高温热加速老化实验、气体含量监测实验、单向拉伸力学性能实验，基于相关性分析和寿命预估模型，提出了一种以特征气体含量变化为基础数据的无损型寿命预估模型。结果表明，NEPE推进剂贮存老化过程中，CO气体释放量最大，不同温度条件下的释放量均达到1300 mg以上，且其和NO气体均呈现老化初期释放量增长缓慢，后期迅速增加的规律，HCl气体释放量在老化初期和后期增长较快，老化中期增长较慢；老化初期最大抗拉强度σ_m和最大延伸率ε_m小幅增大，老化中期前者小幅震荡，后者逐渐增大，老化后期两者均急剧减小；不同温度条件下CO气体释放量与最大抗拉强度关联度值最大，为0.93~0.95，且两者存在单一相关性；基于传统老化寿命预估模型和改进的老化寿命预估模型，建立了四种NEPE推进剂寿命预估方法，通过相关性系数比较和预估结果分析，得出以CO气体释放量作为预估参数的改进型寿命预估模型的相关性系数最大，寿命预估结果最为有效。

摘要:为了评估甲基肼液体推进剂在生产、贮存、运输以及使用过程中的热安全，借助差示扫描量热法（DSC）研究了甲基肼的热分解特性和热安全性，分别计算了甲基肼的动力学、热力学和热安全性参数，并获得了半径为1 m的球形甲基肼液体推进剂在不同超临界环境温度下的热爆炸延滞期，基于等转化率法使用AKTS软件进一步计算得到了甲基肼的绝热诱导期以及自加速分解温度。结果表明：甲基肼的热分解过程只有一个较强的放热峰，采用Kissinger法和Ozawa法计算得到甲基肼的活化能值分别为159.13 kJ·mol^-1和158.89 kJ·mol^-1，自加速分解温度为451.53 K，热爆炸临界温度为469.55 K，热力学参数活化熵（ΔS≠）、活化焓（ΔH≠）和吉布斯活化自由能（ΔG≠）分别为73.93 J·mol^-1，155.32 kJ·mol^-1和121.46 kJ·mol^-1；使用AKTS软件计算得到8、24 h和168 h绝热诱导期对应的温度分别为429.55，424.05 K和414.95 K；包装质量分别为5，25，50 kg和100 kg时，甲基肼的自加速分解温度依次为415.15，414.15，413.15 K和412.15 K。研究结果为评价甲基肼在生产、储运和使用过程中的热安全性提供了必要的理论基础。

摘要:笼形含能化合物因能量高、密度大而成为当前含能材料领域的研究热点，阐明其热分解机理对于深入研究其爆轰机理及提高热稳定性均有重要意义。以笼形骨架为线索，介绍了金刚烷衍生物、立方烷衍生物和异伍兹烷衍生物三类笼形含能化合物的热分解研究进展，总结了上述三类笼形化合物热分解规律：金刚烷衍生物热分解始于取代基且具有“桥头C”效应，立方烷衍生物热分解通常始于笼形结构的C-C键，多硝基异伍兹烷热分解一般始于脱硝基。后续研究应进一步丰富笼形含能化合物的种类，开展笼形化合物热分解的系统性研究，特别是笼状骨架的热分解机理研究。