高Al含量PTFE基材料爆炸冲击压缩特性及反应行为

针对PTFE/Al含能材料在战斗部中的应用需求,研究其在爆炸冲击加载下的压缩特性及反应行为.利用炸药透镜产生平面波加载含能材料的方法,通过锰铜压阻传感器测量被加载的PTFE/Al （质量分数50%,50%）含能材料内的不同位置处压力-时间关系.根据测量数据,得到材料Hugoniot曲线、Murnagham等熵方程与Grüneisen状态方程.结果表明,PTFE/Al含能材料的冲击反应有延迟现象,反应延迟时间在1.0~2.6 μs之间,爆炸冲击载荷引发材料反应的最小压力在11.93~17.98 GPa之间.      

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.     

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.     

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.     

一种反应材料制备及准静态力学特性研究

采用热压烧结法制备Zr/W/PTFE反应材料,利用扫描电镜和材料试验机研究其在常态下的微观组织和准静态压缩力学性能;研究结果表明烧结温度过高或过低都会导致Zr/W/PTFE材料密度和强度降低;静态压缩曲线呈现出明显的弹性变形、非弹性变形和应变软化阶段,并具有应变率效应;试件的压缩破坏有劈裂、剪切和劈裂/剪切3种破坏形态. 该材料呈现出黏弹塑性,采用修正的Sargin模型唯象地建立了材料在低应变率范围内的本构模型,模拟结果与实验曲线符合较好.      

含能破片冲击引爆屏蔽炸药研究

基于一维冲击波理论和Walker与Wasley的冲击起爆能量判据,对含能破片冲击屏蔽炸药过程进行了理论与数值分析.分别考虑了破片类型、破片尺寸和屏蔽壳厚度对冲击起爆的影响.结果显示,钢壳破片起爆能力优于铝壳破片,临界起爆速度随着含能材料直径的增长和屏蔽壳厚度的减小而降低;理论模型与数值计算结果吻合较好.由实验研究发现,与普通惰性破片的毁伤作用机理不同,含能破片主要是利用冲击波能量引发含能物质反应,反应释放的化学能与冲击波能量叠加对目标进行毁伤;能量输出方式主要为化学反应能.     

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.     

激光点火中含能材料的起爆特性研究

激光点火作为一项新型的高科技点火技术,凭借其良好的稳定性已逐步被应用到多个领域。在激光点火过程中,含能材料的点燃是最重要的部分,通过物理模型和数学模型,对含能材料在激光作用下的诸多着火特性进行了分析。     

钝感火工品中新技术、新含能材料研究进展

 火工品的敏感度及抗干扰能力是影响弹药安全性的重要因素.因此,大力发展钝感火工品,对提高弹药安全性有重要意义.本文对钝感火工品领域的激光点火、爆炸逻辑网络和冲击片雷管等前沿技术进行了综述,介绍了其结构原理、发展历程和国内外最新的研究成果,同时通过对国内外技术水平进行比较,总结了中国与国外技术的差距及技术瓶颈,展望了上述技术未来的发展趋势.另外,对国外最新研制成功的LLM-105、DAAzF、FOX-7、TNAZ等新含能材料进行了综述,介绍了这几种含能材料在安全性和能量水平等方面的巨大优势,并对其在钝感火工品中的应用前景进行展望.最后,总结了中国在钝感火工品研究中存在的不足,并对中国应走的研究路线提出了几点建议.     

冲击载荷作用下Al/PTFE活性材料的非均相化学反应模型

为了描述铝/聚四氟乙烯(Al/PTFE)活性材料冲击反应的能量释放行为,建立了可用于计算冲击引发化学反应行为的非均相化学反应动力学模型。在准密闭反应容器中进行了活性材料的冲击释能实验,测量了活性材料在800～1 200 m/s冲击速度下的冲击反应压力和能量释放持续时间。在非均相化学反应动力学模型中,考虑反应物初始冲击温度、颗粒粒径、反应增长速率和界面间的传质过程,对Al/PTFE活性材料的反应行为和能量释放特性进行了计算。反应行为计算结果表明,在500～1 700 K初始温度区间,Al/PTFE活性材料的完全反应时间随初始温度的升高可以从s级减小至ms级。在相同初始温度下,随着金属颗粒尺寸增大,完全反应时间增加。界面化学反应对反应时间的贡献占比为50%～96%,表明界面化学反应是Al和PTFE间反应的主要控速步骤。能量释放特性的计算结果在趋势上符合实验结果,验证了非均质模型的合理性。     

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.     

炮孔内两端起爆爆炸波动场与破岩效果分析

爆破工程中起爆点的位置和数量在一定程度上决定了爆炸应力波的传播方向和爆破效果。本文建立了相向两列爆炸冲击波碰撞模型,得到碰撞面上的冲击波强度大于两列冲击波的强度之和,在碰撞处,随着波阵面粒子速度的减小,动能转化为势能,波阵面压力升高,破岩能力提高。分析了碰撞过程中爆炸冲击波与爆生气体的演化特征,叠加区域冲击波扩展形态为哑铃型,碰撞区域的冲击波速度大于径向冲击波速度。据此建立了叠加区域炮孔壁受力模型,拟合了叠加区域孔壁应力与爆炸冲击波传播夹角的关系,发现孔壁的叠加应力约为单列爆炸冲击波入射应力的1.73倍。模型试验与数值模拟结果表明,在叠加区域炮孔壁上形成大尺度径向断裂裂纹,且呈现由宽变窄的路径变化,强冲击导致的大尺度径向裂纹宽度约为炮孔长度5%。根据孔壁受压特征,将炮孔壁分为未叠加区、弱叠加区、强叠加区,强叠加区域的峰值压力均值为弱叠加区域的1.48倍,为未叠加区域的1.84倍。     

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.     

N,N′-双(2,4-二硝基苯并氧化呋咱)-1,3,5-三硝基-2,6-二氨基苯的合成

通过间苯二胺和三硝基二氯苯的缩合,再经过硝化、叠氮化、脱氮反应、合成了含氢少、密度高的题称含能材料,并对有关理论问题作了说明。     

爆炸特征时间的测量算法

阐述了煤矿井下瓦斯爆炸发生的条件.介绍了隔爆电机检测系统的组成模块.分析了爆炸的特征时间,提出了精确测量与统计爆炸特征时间的解决方案.     

微机控制煤矿隔爆电机检测系统

阐述了煤矿井下瓦斯爆炸发生的条件．介绍了隔爆电机检测系统的组成模块．分析了爆炸的特征时间,提出了精确测量与统计爆炸特征时间的解决方案。     

抗爆设计中材料极限塑性应变的一种确定方法

为了确定抗爆设计中材料的最大许用塑性应变值,以单向受拉的矩形薄板为研究对象,假定板宽和厚度方向的变形相等,利用塑性变形的体积不变理论,通过等效应变的思想,提出了一种以延伸率为基本变量的材料合理许用应变值的确定方法·利用ANSYS软件对纯铝圆板在周边全约束、承受均布爆炸模拟载荷作用下的破坏变形进行了有限元数值模拟计算,当计算得到的板内最大等效应变接近本文提出的极限塑性应变值时,计算得到的圆板相应破坏位移与Pilkington实验数据基本一致     

不同装药的水下爆炸冲击波特性研究

通过对复合PBX、熔梯黑铝、热塑梯黑铝和TNT等4种炸药在无限水域中的水下爆炸试验和测试,分析了4种炸药水下爆炸时的冲击波峰值压力、时间衰减常数和冲击波冲量等特性参数,评估了4种炸药的水下爆炸冲击波性能.结果表明：4种装药的冲击波峰值压力从高到低分别是热塑梯黑铝、熔梯黑铝、TNT、复合PBX;时间衰减参数从高到低分别是复合PBX、热塑梯黑铝、熔梯黑铝、TNT;冲击波冲量从高到低分别是复合PBX、熔梯黑铝、热塑梯黑铝、TNT.因而,综合各参数评估,认为复合PBX是几种炸药中性能最好的,熔梯黑铝和热塑梯黑铝比较接近,TNT则最差.