铝热剂填充改性PTFE/Al含能材料实验研究

为了提高PTFE/Al含能材料的力学特性,利用铝热剂对零氧配比的PTFE/Al含能材料进行了填充改性,并对改性后的含能材料进行了准静态压缩实验,获得最优配比.利用最优配比制备了含能破片,采用25 mm口径弹道炮进行发射,通过高速摄影仪记录破片的冲击过程.试验结果表明,改性后的PTFE/Al力学强度约为纯PTFE/Al的1.3倍,在1 084~1 667 m/s的撞击速度下伴有猛烈的爆炸作用,证明新材料具有可靠的冲击起爆特性,穿甲孔径比为1.91~2.54.     

PTFE/Ti/W含能材料爆炸冲击反应特性研究

作为一种新概念高效毁伤元,PTFE基含能材料不仅可以对目标实现动能侵彻毁伤,还可在冲击条件下发生化学反应,产生内爆效应,从而提高毁伤效能.文中通过试验方法研究了不同W质量分数PTFE/Ti/W含能材料在炸药爆炸冲击加载条件下的化学反应特性,并与不含活性Ti的惰性PTFE/W材料进行对比.采用狭缝装置及高速摄像系统记录了含能材料的冲击反应过程,利用试验测量数据计算了含能材料的动力学参数,并讨论了不同材料的反应释能差异.结果表明,PTFE/Ti/W含能材料在炸药驱动下的化学反应具有非自持性,传播距离、W粉质量分数及孔隙度对反应释能影响显著.     

PTFE基含能破片的能量释放特性研究

本文利用弹道枪作为加载方式模拟破片弹靶作用状态,研究了冷压烧结制备的6种含能材料在冲击条件下的能量释放特性,并利用高速摄影记录实验现象.实验结果表明：含能材料的毁伤效果明显优于惰性材料;Al/W/PTFE含能破片释放的能量最多,Ti/W/PTFE含能破片的火光持续时间最长.     

Al/PTFE活性材料弹丸冲击/爆燃行为数值模拟研究

针对活性材料冲击/爆燃释能行为的定量研究问题,基于AUTODYN软件的二次开发功能,编写了适用于活性材料的状态方程、点火模型及整体反应度计算子程序,实现了对活性材料弹丸在高速侵彻过程中爆燃反应行为的数值模拟.通过对Al/PTFE活性材料弹丸高速碰撞2024铝合金间隔靶板的数值模拟,得到了碰撞过程中活性破片的形貌演化规律,以及粒子反应度、温度、压力等参量随时间的变化曲线,进而实现了对活性材料冲击/爆燃释能行为的定量分析. 结果表明,反应度随时间的变化趋势与试验中活性材料弹丸释能发光的变化趋势一致,温度计算与先前试验结果相符,说明该数值模拟方法可以很好地反映Al/PTFE活性材料弹丸在高速撞击过程中的冲击/爆燃释能过程.      

碳纤维对PTFE/Al反应材料动态力学行为和点火特性影响研究

本研究旨在探讨短切碳纤维（carbon fiber,CF）单丝对聚四氟乙烯/铝(PTFE/Al)反应材料动态力学和点火特性的影响.首先，制备了PTFE/Al和PTFE/Al/CF反应材料，开展了材料的动态力学性能测试，获得了力学性能与点火参数，记录了冲击压缩过程.结果表明，添加CF导致PTFE/Al材料的弹性模量大幅降低，弹性模量因子的应变率效应与失效应变因子的应变率效应降低.在此基础上，分析了不同CF质量分数对反应材料的冲击压缩过程与回收试件、冲击点火速度（应变率）阈值的影响.结果表明，纤维通过固结强化作用，低CF质量分数的PTFE/Al/CF试件具有较好的抗动态压缩性和能量吸收效果.随着CF质量分数的提高，TFE/Al/CF反应材料速度（应变率）点火阈值降低，反应强度和反应时间有提高.为碳纤维填充改性PTFE/Al反应材料的设计和冲击应用提供参考.     

风帽材料对PTFE/AL含能枪弹侵彻土壤深度的影响

风帽材料是影响PTFE/Al含能枪弹侵彻土壤深度的一个重要因素,为了研究风帽材料对PTFE/Al含能枪弹侵彻土壤深度的影响,采用弹道枪垂直侵彻土壤的试验方法,设计了单一变量对比试验,在相同枪弹外形、初速及土壤组分情况下,对比分析尼龙、铝合金、钢、PEFE/Al四种风帽材料的PTFE/Al含能枪弹侵彻单位距离所需的能量,获得最大空腔位置与侵彻深度的关系.试验结果表明,延迟PTFE/Al含能材料激发时间有利提高PTFE/Al枪弹侵彻土壤的深度,采用铝合金风帽材料的PTFE/Al枪弹侵彻单位距离土壤所需能量最小.     

钕铁硼强磁性材料的冲击加载实验和数值模拟研究

为了研究钕铁硼(Nd2Fe14B)强磁体在冲击加载作用下的动态力学性能,建立了炸药爆炸平面波冲击加载实验装置,进行了冲击加载实验.采用锰铜压阻测压技术测量了磁体中冲击波压力,获得了不同强度冲击波加载作用下磁体中冲击波压力.建立了Nd2Fe14B磁体冲击加载实验的计算模型,对炸药爆炸冲击加载磁体过程进行了数值模拟计算,计算结果与实验结果相吻合.分析了Nd2Fe14B磁体中冲击波传播规律,给出了Nd2Fe14B磁体中冲击波压力按指数规律衰减的计算公式.     

冲击温度、压力对Ti-Si活性粉体自蔓延反应的影响

为解决在冲击加载条件下,冲击温度和冲击压力对Ti-Si活性粉体发生自蔓延反应影响的问题.一方面,采用相同强度的平面加载方式对不同密实度样品进行冲击处理,另一方面,采用不同强度的柱面加载方式对相同密实度样品进行冲击处理,分别研究冲击温度和冲击压力对Ti-Si活性粉体发生自蔓延反应的影响.采用XRD和SEM进一步确定Ti-Si活性粉体发生自蔓延反应的情况.实验结果表明,在平面加载条件下,较低密实度样品会发生自蔓延反应,即冲击温度较高有利于反应完全进行;在柱面加载条件下,较高密实度样品会发生自蔓延反应,即冲击压力较高有利于反应完全进行.      

氢气爆炸反应压力探讨

利用公式ΔU=-0.1196n/λ计算了氢气在空气和氧气中爆炸反应产生的火焰温度,进而计算了爆炸反应产生的压力.当氢气在空气中的浓度分别为74%(爆炸上限)和4.1%(爆炸下限),其爆炸反应产生的压力分别为3.46atm和1.71atm;当氢气在氧气中的浓度分别为94%(爆炸上限)和4%(爆炸下限)时,爆炸反应产生的压力分别为3.79atm和1.56atm.     

CO爆炸反应压力探讨

利用公式△U=-0.119 6 n/λ计算了CO在空气中爆炸反应发生时的温度,进而计算了爆炸反应产生的压力.计算表明,当CO在空气中的浓度为爆炸反应的低限浓度12.5%时,爆炸反应产生的最高压力为3.51 atm;当CO在空气中的浓度达到爆炸反应的高限浓度74%时,爆炸反应产生的最高压力为3.66 atm.     

金属添加剂对氟聚物冲击反应材料能量特性的影响

通过分析铝/聚四氟乙烯和镁/聚四氟乙烯冲击反应材料的能量特性,以铝/聚四氟乙烯反应材料为对比典型基准材料,分别用铝粉和镁粉的混合物、铝镁合金粉末代替反应材料中的铝粉,使用Matlab编程分析比较了两种替代材料单位质量的反应热,并提出一种能量特性的评价方法评价了两种替代反应材料在同体积同初速条件下的总能量. 结果表明,两种替代反应材料单位质量的反应热均高于铝/聚四氟乙烯反应材料. 在同体积同初速条件下,铝-镁/聚四氟乙烯反应材料总能量低于铝/聚四氟乙烯反应材料,而在常用的侵彻速度条件下,铝-镁/聚四氟乙烯反应材料的总能量高于铝/聚四氟乙烯反应材料.     

强爆炸冲击作用下坑道内准静态气压分析

针对强爆炸作用下密闭坑道内TNT爆炸准静态压力特性问题,基于能量守恒和理想气体状态方程建立了准静态压力计算模型,并在试验坑道内开展了系列TNT内部爆炸试验.结果表明,爆炸产物二次燃烧发生化学反应对约束爆炸准静态压力有明显的影响,当药量体积比Q/V较小时,理论计算模型能较好的估算坑道内爆后准静态气压,Q/V为0.234 k g·m^-3和0.463 k g·m^-3的理论计算值与实测值的相对误差仅为4.6%和1.4%.;当Q/V增大时,坑道内大气环境参加二次燃烧的爆炸产物比例越小,使得准静态气压增大比例降低.     

超高压力下通电烧结制备钨铁功能梯度材料

采用超高压力下通电烧结技术制备了钨体积分数为0%、25%、50%、75%和100%的钨铁功能梯度材料.研究了材料组分和工艺参数对W/Fe功能梯度材料的显微形貌及力学性能的影响.结果表明:当施加压力为9 GPa,通电功率为11 kW,通电时间60 s时可以获得相对密度大于98%的钨铁功能梯度材料,其组分分布与设计成分保持一致.     

Ni/Al复合材料的起始反应温度研究

Ni/Al复合材料是制备Ni Al金属间化合物的重要原料,同时也是一种典型的结构能源双功能材料.本文主要采用管式电阻炉测试了Ni/Al复合材料的起始反应温度,研究了样品状态、粉末粒径、Al/Ni摩尔比、测试气氛、第三相等对材料起始反应温度的影响.结果表明:压制态的Ni/Al复合材料的起始反应温度比粉末态的要低;Ni/Al复合材料的起始反应温度随粉末粒径的降低而降低,随Al/Ni摩尔比的增大先升高后降低;空气气氛下的起始反应温度高于惰性气氛下的;添加W可提高材料的起始反应温度,而添加Mg则降低材料的起始反应温度.     

Preparation of β-SiC by combustion synthesis in a large-scale reactor

The feasibility of 5 kg β-SiC synthesized in one batch was demonstrated through igniting the mixture of Si, C-black and polytetrafluoroethylene (PTFE) under different nitrogen pressures. The effect of experimental parameters, including the contents of PTFE, nitrogen pressure, preheating, and raw materials distribution forms were investigated. The results show that the products are β-SiC with equiaxed grains. The average grain size is less than 200 nm. The powders loaded loosely promote reaction heat dispersing, resulting in small grains. High purity β-SiC powders are obtained when the PTFE content is as low as 5wt%, which simplifies the process and decreases the cost effectively. The ceramic sintered from the obtained β-SiC powders presents the hardness of 22.20 GPa, the bending strength as high as 715.15 MPa and the fracture toughness of 8.179 MPa·m1/2, which are higher than those of ceramics fabricated with α-SiC produced by combustion synthesis.