摘要:采用分离式霍普金森压杆(SHPB)实验技术，研究两种不同配比的聚四氟乙烯/铝(PTFE/Al)活性材料(PA265和PA35)在高应变率下的力学压缩性能与加载反应性能，对比分析了铝含量不同对PTFE/Al活性材料的屈服强度，破坏性能，反应性能的影响。研究结果表明： 两种PTFE/Al活性材料存在应变率效应，在应变率1000~8000 s^-1范围，PA265的屈服应力为32~44 MPa，PA35的屈服应力为40~55 MPa。铝含量越高，PTFE/Al的屈服强度越高；在应变率3100~5800 s^-1范围内，两种材料的破坏应力基本相同，约为143~153 MPa； PA265和PA35的临界反应应力分别为157，163 MPa； 铝粉含量不能高于35%，否则由于缺少足够的氧化剂(PTFE)而普遍出现不完全燃烧反应的现象。

摘要:以铝(Al)为可燃物质, 聚四氟乙烯(PTFE)为氧化剂, 利用射频磁控溅射法制备了不同厚度, 交替沉积的PTFE/Al反应多层膜。采用原子力显微镜(AFM)、X-射线衍射仪(XRD)研究了溅射功率对薄膜表面形貌的影响规律, 得到了PTFE/Al反应多层膜适宜的制备工艺, 利用纳米压痕仪研究了PTFE/Al反应多层膜的力学性能。结果表明, 当射频溅射功率分别为50 W和150 W时, 制得的PTFE薄膜和Al薄膜的平均粗糙度与均方根粗糙度均较低。当PTFE/Al反应多层膜总厚度约为300 nm时, 与相同厚度的纯PTFE膜和纯Al膜相比, PTFE/Al反应多层膜具有较高的硬度和弹性模量, 分别为5.8 GPa和120.0 GPa。

摘要:为了提高铝/聚四氟乙烯/钨(Al/PTFE/W)氟聚物基反应材料的冲击反应毁伤效能, 开展了Al/PTFE/W反应材料的准静态压缩实验。分析了W的含量(0%, 30%, 65%)、Al颗粒粒径(13, 45, 75 μm)以及PTFE颗粒尺寸(25, 160 μm)对反应材料的准静态力学性能的影响。用准静态密闭反应容器对反应材料进行了冲击释能测试, 测得反应材料在750~1200 m·s^-1的冲击反应压力、释能持续时间。分析了Al颗粒粒径及PTFE材料粒径对冲击反应释能特性的影响。结果表明, 当W的含量为0, 30%和65%时, 反应材料的失效强度分别为55.6、64.8和22.8 MPa, W的含量变化对屈服强度的影响不大。Al颗粒的尺寸从75 μm减小到13 μm时, 反应材料的失效强度从64.7 MPa提高到83.1 MPa, 提高幅度为28.4%。增大PTFE基体材料的粒径也可有效地提高反应材料的失效强度。反应材料的初始反应压力阈值和释放能量持续时间受材料粒径和准静态压缩力学性能的影响。

摘要:用机械合金化方法制备了Al-Ni-Ti-Zr非平衡态合金粉末。将制备的Al基非平衡态合金粉末与聚四氟乙烯(PTFE)微米粉混合压制制备了非平衡态Al-Ni-Ti-Zr/PTFE反应材料。采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)表征了球磨过程中粉末的相组成和形貌特征。利用高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和选区电子衍射(SAED)分析了球磨后合金粉末的相结构。利用差示扫描量热法(DSC)分析了非平衡态Al/PTFE反应材料的热行为。结果表明:通过机械合金化方法可以制备出Al基非平衡态合金粉末。存在弥散在Al基非晶基体中的纳米级微晶岛状区域。在升温速率10 K·min^-1、空气气氛下, 非平衡态Al/ PTFE反应材料的反应峰值温度为495 ℃, 放热峰积面积为1775 J·g^-1。连续升温条件下, 非平衡态Al/PTFE反应材料的放热反应具有典型的动力学特征, 通过Kissinger法计算的反应活化能E_c为309.1 kJ·mol^-1。

摘要:为了研究铝/氢化钛/聚四氟乙烯（Al/TiH₂/PTFE）反应材料的力学性能和反应特性，采用冷等静压和真空烧结工艺制备了四种不同TiH₂含量（0%，5%，10%，20%）的试件，同时制备了不含活性Al颗粒的TiH₂/PTFE试件作为对比组，对所有试件开展了准静态压缩实验。得到了不同TiH₂含量下试件的应力应变曲线及反应率数据，并记录下了试件的反应现象。对反应残渣进行了X射线衍射（XRD）物相分析，讨论了材料的反应机理。结果表明，TiH₂含量对材料性能和反应率影响显著，当TiH₂含量为5%时，反应率达到90%，材料强度达到最大值108MPa，比Al/PTFE类材料强度高15.1%；在TiH₂和Al含量相同时，TiH₂颗粒对PTFE基体增强作用大于Al颗粒；与Al/PTFE相比，含TiH₂的试件反应时出现了特殊的燃烧火苗现象，且该现象随TiH₂含量增加逐渐明显；材料断裂尖端高温引发Al与PTFE反应，使TiH₂活化，释放出氢，生成TiC，能量释放充分，达到其作为高能添加剂的目的。

摘要:为探究Zr基非晶合金的燃烧释能特性，采用氧弹量热法测定了Zr_68.5-xAl_7.5+x（Cu+Ni）₂₄（x=0、2.5、5、7.5）非晶合金箔带在氧气压力0.1，0.3，0.5，0.8，1，2 MPa和3 MPa下的燃烧热，使用X射线衍射仪分析了燃烧产物的物相组成，并与TNT、PTFE/Al含能材料的能量特性进行了对比。结果表明，Zr基非晶合金的燃烧热、反应效率与Zr与Al原子比成负相关；燃烧释放的能量主要来自金属元素的氧化反应，还有极少量的能量来自金属元素间的化合反应；燃烧热、反应效率随氧气压力的升高而增大，但增长速率逐渐减小，其规律符合一阶衰减指数函数；Zr基非晶合金具有较高的化学潜能，单位质量的能量密度为10.981 kJ·g^-1，单位体积的能量密度为72.035 kJ·cm^-3。

摘要:为了探索聚四氟乙烯（PTFE）含量和烧结温度对铝粉（Al）/ PTFE复合粒子形貌和燃烧性能的影响规律，采用球磨-烧结工艺，制备了不同配比、不同烧结温度的Al/PTFE复合粒子。用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）对样品进行表征，研究了PTFE含量和烧结温度对复合粒子微观形貌的影响；利用密闭燃烧罐、高速摄像仪及红外热成像仪，对样品的燃烧过程进行分析，探究了PTFE含量和烧结温度对复合粒子燃烧性能的影响。结果表明，340 ℃烧结能使复合粒子形成规整的核壳结构，PTFE含量小于35%时，粒子包覆完整度随PTFE含量的增大而增大；当PTFE含量继续增加时，复合粒子形状变得不规则，出现颗粒凝聚。随着PTFE含量以及烧结温度的提高，样品的燃速、燃烧剧烈程度、火焰温度等均呈现出先提升再降低的趋势。最优条件（PTFE 含量35%，烧结温度340 ℃）制备的样品较其它条件制备的样品，燃烧压力最高增大16%，燃烧时间最长缩短37%，中心火焰温度提高317.1 ℃，这表明，适量的（35%最佳）的PTFE含量和合适的烧结温度（340 ℃最佳）会显著改善复合粒子的燃烧性能。

摘要:为探究铝/聚四氟乙烯（Al/PTFE）活性材料在动态载荷下的力学行为及其点火机理，采用分离式霍普金森压杆对不同成型压力下所制备的Al/PTFE试件进行动态压缩试验。试验结果显示，当应变率为2960~5150 s^-1时，Al/PTFE试件在动态加载下呈现出典型的弹塑性力学行为，成型压力为50~150 MPa时，Al/PTFE试件的屈服强度和硬化模量并未表现出应变率效应。成型压力30~80 MPa时，Al/PTFE试件的速度点火阈值随成型压力的增加从28.77 m·s^-1缓慢升高到29.22 m·s^-1，材料的点火延迟时间始终保持在600~700 μs。当成型压力达100 MPa时，Al/PTFE试件的速度点火阈值大幅下降至26.60 m·s^-1，且随着撞击速度的提高，活性材料的点火延迟时间由1000~1100 μs降到600~700 μs。结合扫描电镜结果可知，成型压力为100~150 MPa时，活性材料内部的局部大尺寸孔洞是材料速度点火阈值下降的重要因素。Al/PTFE活性材料的撞击引发点火特性主要与外部载荷和内部微观形貌有关。