不同铝粉含量黑索今基浇注高聚物黏结炸药的慢速烤燃特性

通过差式扫描量热法(DSC)测定不同比例Al/RDX浇注高聚物黏结炸药(PBX)的热分解过程,分别获得不同升温速率下的热分解峰温,根据Kissinger方程计算了其表观活化能,分析了表观活化能与Al/RDX比例的关系。采用实验室慢速烤燃试验,获取了不同Al/RDX比例配方的响应特性。结果表明,Al/RDX比例与配方表观活化能及慢速烤燃响应特性有关,Al含量为15%时,表观活化能最小,发生慢速烤燃响应的时间最早,但是响应剧烈程度最低。     

纳米金属粉对RDX热分解特性的影响

用DSC研究了纳米Cu粉、纳米Ni粉、超细Al粉、超细Ni粉和普通Cu粉对RDX热分解特性的影响。实验结果表明,纳米Cu粉使PDX的分解活化能降低了2．3kJ/mol,使RDX分解放热峰的峰温降低了24．9℃。纳米Cu粉对RDX热分解特性的影响比普通Cu粉要大很大;其它几种金属粉,无论粒度如何,对RDX的热分解特性影响均不大;在0．1MPa、2．0MPa和6．0MPa下,随压国增大,RDX／纳米Cu粉样品的峰形变化规律和RDX的不同。在RDX／纳米Cu粉的样品中,随纳米Cu粉含量降低,Cu对RDX热分解特性的影响程序逐渐降低,峰温向高温区移动。但当RDX与纳米Cu粉的质量比从15：1变到20：1时,RDX的峰温却向低温方向移动。探讨了纳米Cu粉对RDX热分解的作用机理。     

炸药烤燃特性的隔热层效应研究

为研究炸药烤燃特性的隔热层效应,以钝化RDX炸药为对象,选用硅橡胶腻子GPS-2和耐烧蚀涂料T-09作为隔热材料,对不同厚度隔热层的烤燃试样进行了1℃/min的慢烤实验;并用Fluent软件对各升温速率下不同厚度的烤燃模型进行了数值模拟。结果表明,无隔热层时的炸药烤燃响应剧烈程度比有隔热层时强,而有隔热层时,随隔热层厚度的增加,响应剧烈程度会逐渐增强;且隔热层材料不同,也会使响应剧烈程度不同。隔热层对炸药烤燃响应时间和响应温度的影响存在临界厚度效应,即响应时间和响应温度随隔热层厚度的增加会出现先减小后增大现象;且与隔热层材料、炸药种类、装药尺寸直接相关。随升温速率的增大,临界厚度逐渐减小,临界厚度效应逐渐减弱,升温速率较大时,增大隔热层厚度能有效提高炸药耐热性。     

自由空间对炸药慢烤响应特性影响的研究

为研究弹药中自由空间对烤燃响应剧烈程度的影响,采用主装药为RDX的高能炸药压制6种不同直径的药柱,以(1±0.2)℃/min的升温速率进行了慢速烤燃试验。实验结果表明:当弹药内的自由空间比值为0、45.71%时出现了爆炸现象,自由空间比值在10.25%时出现了部分爆轰,而自由空间比值为19.95%、29.09%、37.67%时则出现了爆轰现象,响应最为剧烈。由此可见,当壳体、炸药及装药密度不变时,在一定范围内,随着自由空间的增加,响应的剧烈程度增大,超过这个范围,随自由空间的增加,响应的剧烈程度减小。自由空间是影响烤燃响应剧烈程度的重要因素,研究结论能为弹药在热环境中的安全使用提供参考。     

二硝基茴香醚的可视化烤燃试验

为更深入地了解熔铸炸药在慢速烤燃过程的反应现象,以可视化烤燃装置开展了二硝基茴香醚(DNAN)的慢速烤燃试验。试验观察到DNAN的烤燃过程主要经历4个阶段,分别为固液相变阶段、慢速分解阶段、气体快速溢出和药液喷发及点火阶段。测试和计算了DNAN在270℃下的点火延滞期,结果表明空气对流解热方式会延长点火延滞期。相比于DSC测试方法,本试验方法可以避免因样本量少而导致的结果失真,同时能够获得更多的热分解反应的细节信息,对于研究含能材料的热分解及热爆炸过程具有重要意义。     

纳米碳酸钙的粒度对热分解活化能的影响

利用热分析仪测定了不同粒径纳米碳酸钙的热分解曲线,分别采用Achar方程和Coats-Redfern方程对热重数据进行了拟合,得到了不同粒径纳米碳酸钙的表观活化能,讨论了粒度对表观活化能的影响规律.研究结果表明,纳米碳酸钙热分解反应属于Avrami-Erofeev的成核与生长为控制步骤的反应机理,其热分解反应的表观活化能随着粒径的减小而降低,并且表观活化能与粒径的倒数呈线性关系.     

铝爆热特征值及反应率的研究

为了得到铝的爆热特征值和反应率,采用国军标GJB 772A-97中701.1绝热法测试爆热和反应率计算,对RDX/Al/粘结剂、HMX/Al/粘结剂和PETN/Al/粘结剂三类混合炸药体系进行了爆热值的测定。结果表明,铝在RDX、PETN、HMX三种配方体系和同在RDX配方体系但粘结剂含量不同时,铝爆热特征值及反应率是不同的;铝在RDX/Al/粘结剂(4%)和PETN/Al/粘结剂(4%)体系中,随着铝含量增加,铝爆热特征值和反应率在减小;铝在RDX/Al/粘结剂(16%)和HMX/Al/粘结剂(5%)体系中,随着铝含量增加,铝爆热特征值和反应率先是增加后减小。     

RDX/AP分子间炸药热性能的研究

运用溶胶-凝胶法制备了不同配比的RDX/AP体系复合分子间炸药(IMX),通过热分析仪(TGA/DSC)研究了其热分解特性.结果表明,IMX的第一阶段质量损失和总分解质量焓都远高于两者物理共混物,且当RDX与AP质量比为1.56时,为零氧平衡比例,此时IMX的分解质量焓最高,达到了2 160.6 J/g.IMX的分解活化能高于物理混合物,表明其安定性较高.低温下IMX的分解速率较低,而高温时较高,表明低温下IMX比物理混合物更稳定,高温下更易分解.     

Al（OH）3对双组分加成型液体硅橡胶热稳定性的影响

采用非等温热分析(TG)技术,在惰性气氛和5、15、20 K/min线性升温速率条件下,考察了不同Al(OH)3用量的双组分加成型液体硅橡胶的非等温热降解机制及反应动力学,采用Flynn-Wall-Ozawa(FWO)动力学模型对非等温动力学数据进行分析,并研究了热分解反应的表观活化能Ea。以表观活化能对转化率α作图的结果显示引入一定量的热稳定性添加剂可以大大提高液体硅橡胶的热稳定性。     

黏结剂对RDX/Al复合含能材料的性能影响

为了研究不同黏结剂对RDX/Al复合含能材料性能的影响,分别以氟橡胶(F_(2602))、热塑性聚氨酯(Estane5703)和硝化棉(NC)为黏结剂,利用喷雾干燥法制备了3种含有不同黏结剂成分的黑索今(RDX)/Al复合含能材料。采用扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)、X射线光电子能谱仪(X-ray photoelectron spectroscopy, XPS)、X射线衍射仪(X-ray diffraction, XRD)和差示扫描量热仪(differential scanning calorimeter, DSC)对样品的形貌、表面元素、结构和热分解特性进行了表征;采用12型工具法测试了样品的撞击感度。结果表明:以F_(2602)为黏结剂制备的样品表面光滑,颗粒密实,表面有大量F元素且Al元素含量最少,包覆黏结效果最好;使用3种黏结剂制备的样品晶型未发生改变;使用F_(2602)、Estane5703和NC制备的样品热爆炸临界温度较RDX分别降低了6.17、0.81、6.24 K,说明铝粉的加入提高了RDX的热分解活性;以F_(2602)为黏结剂制备的样品特性落高较RDX提高了68.3 cm,撞击感度最低。     

Al85 Ni10 Er5非晶合金晶化动力学效应的研究

应用Kissinger公式计算得到Al_(85)Ni_(10)Er_5非晶合金初始晶化激活能Ex为104 k J/mol.计算了Al_(85)Ni_(10)Er_5非晶合金的拓扑不稳定参数λ=0.087,说明合金是铝基纳米晶合金.Al_(85)Ni_(10)Er_5非晶合金第一放热峰的晶化体积分数与温度的关系曲线均呈"S"形,随升温速率的增加,这种"S"形曲线均向高温处移动.合金晶化第一阶段的晶化激活能Ea(x)与晶化体积分数呈线性递减趋势.此外,晶化体积分数在10%~50%阶段的激活能Ea(x)大于合金初始晶化激活能Ex,这是由于非晶合金内稳定的无序原子团簇结构有效地抑制了初生晶相长大的结果.     

飞秒激光作用下RDX/HTPB混合炸药界面反应的分子动力学模拟

为研究混合炸药在飞秒激光作用下界面上的反应特征,构建了RDX/HTPB混合炸药体系的计算模型,基于ReaxFF-lg反应力场,对其在飞秒激光作用下的响应过程进行了反应分子动力学模拟,分析了计算体系的温度、密度变化以及界面上的化学反应特征.结果表明：从HTPB和RDX两端加载激光能量时,RDX/HTPB体系界面上没有明显的温度突变,温度呈现平稳过渡的变化趋势.激光能量越高,HTPB和RDX反应越剧烈,在界面上HTPB分解产生的H或C原子与RDX分解的小分子产物发生化学反应,生成了CO、C₃O、C₂O₂、C₂HO、NH₂、NH₃等中间产物和H₂O、CO₂、H₂等终态产物;激光能量较低时,RDX和HTPB各自反应不充分,RDX区域仍有大量未分解的环状分子存在,HTPB区域主要是长碳链形式的大分子,两者界面区域分解产物间发生的反应较少.     

纳米铝在炸药中的分散性和成型性

为了研究纳米铝在炸药中的分散性和成型性,利用不同溶剂对纳米铝进行了分散;利用超声波分散法、高速剪切混合法、叶片式搅拌混合、分散加高速分散机混合对黑索金/铝(RDX/Al)体系进行分散;采用熔融混合造粒工艺研究了不同纳米铝粉含量的成型性,采用直接混合造粒工艺研究了不同纳米铝粉含量对RDX/Al体系成型性,结果表明:乙酸乙酯的分散效果最好;超声分散可以提高纳米铝粉的分散均匀性;采用的三种工艺可以达到相同的分散效果;微米铝和纳米铝在三硝基甲苯(TNT)中的成型性基本无变化;在RDX/Al体系的压装炸药中,含纳米铝的炸药成型性较含微米铝的炸药差;含纳米铝炸药的密度随铝粉含量增加呈现非线性变化,而纳米铝和微米铝级配的炸药密度随铝粉含量增加呈现线性增加.     

多升温速率等温法的动力学分析在一水草酸钙脱水反应中的应用

用一种新的方法求算热分析动力学的三因子 :(1)用迭代的等转化率法求出较为可靠的 Ea;(2 )用多升温速率等温法判定出可能的机理函数 ,并在 Ea和的基础上计算出 A.用该法对一水草酸钙 (Ca C2 O4· H2 O)脱水反应的热分析动力学三因子进行研究 ,得出其对应的机理函数的方程为 ;f (a) =n(1-a) 1- 1/n;Ea为 82 .83 k J· mol- 1;A为 1.14 2× 10 5～ 1.2 3 5× 10 5s- 1     

金钗石斛中生物碱提取的动力学分析

将金钗石斛用氨水浸润后,以氯仿为溶剂,在不同液固比、不同提取时间和不同提取温度下提取生物碱,以Fick第二定律为依据,以提取生物碱质量浓度为检测指标,求解提取动力学的表观传质速率方程、速率常数k、相对萃余率和表观活化能Ea等数值,建立金钗石斛生物碱提取过程的动力学模型.结果显示:在液固比为60,提取温度为60℃,提取时间为90 min时,所提取的生物碱质量浓度较高,金钗石斛生物碱提取过程的动力学基本符合一级动力学方程,在不同影响因素下,表观传质速率ln[C_∞/(C_∞-C_0)]、相对萃余率与时间t均有比较好的线性关系,提取动力学方程的活化能Ea为55.075 k J/mol.由此知金钗石斛生物碱提取过程的关键控制步骤为溶质的内扩散步骤.