球形Al-25W合金燃料粉末的氧化行为与能量性能

为了获得热氧化与能量释放性能优异的新型合金燃料,采用铝热还原与超高温气雾化结合的方法,制备了球形铝钨合金燃料粉末(Al-25W),对其物相结构、氧化行为及能量性能进行了研究。结果表明,球形Al-25W合金粉末颗粒内部的亚稳态Al/W合金相均匀分布在单质Al基体中,且通过稳定化处理后亚稳态Al/W合金相转变为Al12W相,并对外释放能量。球形Al-25W合金粉末具有比单质Al粉更高的氧化放热量与氧化增重,能在1400℃空气中完全氧化,且W原子全部氧化为WO₃并以气态形式挥发,残留氧化产物仅为Al₂O₃。球形Al-25W合金粉末的实测体积燃烧焓超过单质Al粉的理论体积燃烧焓(83000 J·cm^-3),可达(83132.1±608.5) J·cm^-3,且剧烈燃烧时生成气态燃烧产物WO₃。     

湿法球磨元素粉放电等离子烧结制备Ti-22Al-25Nb合金

采用湿法球磨将Ti、Al和Nb单质粉混合,通过放电等离子烧结工艺在不同温度下制备Ti-22Al-25Nb合金。用扫描电子显微镜、X射线衍射仪以及差热分析法对混合粉末和烧结试样的形貌、物相结构、热稳定性进行表征;用摩擦磨损试验机分析材料的摩擦性能,以及不同烧结温度对Ti-22Al-25Nb合金显微组织和性能的影响。结果表明:通过湿法球磨能将Ti、Al和Nb单质粉混合均匀,合金元素间未发生反应;烧结温度为1 000～1 300℃,随烧结温度的增加,材料的致密度和组织均匀性提高,1 000～1 200℃试样存在大量孔洞和Nb偏析,当达到1 300℃时,试样中几乎无孔洞和Nb偏析,组织分布均匀,由典型的α2、O和B2相组成;硬度随烧结温度的升高而增大,在1 300℃的烧结温度下硬度值达到429HV,相对于1 000℃下试样的硬度值提高9%;摩擦因数和磨损体积随烧结温度的增大而减小,在1 300℃下,试样摩擦因数为0.4,磨损体积为9×10-4mm3/m。     

球形Al-Si合金燃料的制备及其反应特性

针对推进剂、混合炸药对新型金属合金燃料的使用需求,采用绝氧-闭环高速离心雾化法制备了Si含量分别为12%和20%球形Al-Si合金燃料(Al-12Si和Al-20Si)。采用扫描电镜(SEM)、X-射线粉末衍射(XRD)、金相分析对合金燃料的结构及组成进行了表征,采用氧弹量热仪、热重与差示扫描量热联用(TG-DSC)对燃料的燃烧热和热氧化特性进行了研究,在550,620,1000℃及1200℃下原位取样测试了Al-20Si热氧化产物的形貌及组成。结果表明,Al-Si合金燃料为典型的球形壳核结构,表面主要是由初晶Si片组成的"壳",其尺寸随合金燃料粒度的增大而增大,内部是网状Si骨架立体结构。Al-12Si的燃烧热为29.285 kJ·g~(-1),热氧化反应至1200℃增重为51.17%;Al-20Si的燃烧热为29.039 kJ·g~(-1),热氧化反应至1200℃增重为43.33%。     

Al/Zr/KClO4点火药的低湿热老化机制

为了研究铝粉/锆粉/高氯酸钾(Al/Zr/KClO₄)点火药的低湿热老化机制,将Al/Zr/KClO₄点火药在85,71,60℃和50℃下分别进行加速老化,利用热分析技术、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜-X射线能谱(SEM-EDS)分析了低湿条件下Al/Zr/KClO₄点火药热分解性能和表面元素与形貌随着温度和时间的变化。结果表明,在加速老化时,随着老化时间的增加,KClO₄晶体表面部分分子降解生成KClO₃和KCl,Zr表面在热的作用下进一步氧化生成ZrO₂,Al未见明显变化,同时,各组分表面形貌未发生变化。Al/Zr/KClO₄点火药热分解活化能和热焓值随着老化时间的增加呈现下降趋势,与未老化的点火药相比,85℃老化160 d活化能降低了29.57 kJ·mol^-1,热焓值降低了160 J·g^-1。以反应速率、热焓值、各组分表面元素参量拟合获得了点火药老化机理函数,发现反应速率、Z...     

Al-LiH复合燃料制备及性能

为了提高铝粉燃烧效率,利用球磨法分别制备了质量含量为3%,5%,10%,15%的Al-LiH复合燃料。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、粒度仪对样品结构、形貌和粒径进行表征;采用差热-热重量热仪对其热氧化性能进行表征,最后采用CO₂激光点火装置、高速摄像机及氧弹量热仪对其燃烧性能进行考察。结果表明：通过球磨法可以将LiH嵌入Al粉内部,LiH含量是影响其微观形貌及粒径、粒径分布的关键因素,LiH的加入使得燃料质量热值增加,同时随着LiH含量的增加Al-LiH复合燃料燃烧火焰强度增强,点火延迟时间大幅降低。其中由于Al-LiH复合燃料在高温下发生了微爆现象,Al-3LiH和Al-10LiH复合燃料在一次氧化后分别实现第二次氧化。     

铝锂合金稳定化包覆及其推进剂应用

Al-5Li合金是一种理想的合金燃料,具有放热量高、燃烧时会产生微爆的特点,替代铝粉可显著提高推进剂的燃烧效率。然而Al-5Li合金粉体具有较高的反应活性,易与推进剂组分反应,致使推进剂内存在气孔裂纹等结构缺陷,无法直接应用于推进剂中。为了提高Al-5Li合金的稳定性及相容性,采用7%长链烷酸（PA）对Al-5Li合金粉末进行表面包覆,得到了具有高稳定性、高相容性的Al-5Li@7PA样品,表面致密无裂纹,PA分子通过化学键作用附着在合金表面,包覆后样品可稳定存在于70℃热水中30 min。与Al-5Li相比,包覆后样品的燃烧热提升了4.55%;相容性和装药性方面,Al-5Li@7PA样品与HTPB（端羟基聚丁二烯）的相容性等级由5级提升至1级,药柱内无任何气孔裂纹等缺陷,表明包覆后的Al-5Li合金满足了推进剂装药需求。推进剂燃烧性能测试表明,与Q3 Al粉相比,Al-5Li@7PA推进剂的燃速和燃温分别提升了10.28%和45.41%,燃烧产物残渣粒径更小。     

高活性集中放热的Al-Mg-Zr合金燃料的制备与性能

采用紧耦合气雾化法制备了Mg含量为5%~30%的新型Al-Mg-Zr三元合金燃料。用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)/能量分散谱(EDS)和热重-差热分析(TG-DTA)分别表征了合金粉的相组成、形貌和氧化放热行为,并提出了一个氧化反应机制模型,解释合金粉的集中氧化放热现象。结果表明,合金粉的相组成主要有Al、Al_3Mg_2、Al_3Zr和Al_(12)Mg_(17),且粉末具有良好的球形度。随着Mg含量的升高,Al-Mg-Zr合金发生氧化反应的温度明显降低,氧化过程由多步氧化逐渐转变为一步氧化,能量释放量先增后减。Al_(78)Mg_(20)Zr_2和Al_(73)Mg_(25)Zr_2粉末分别在945℃和938℃呈现集中氧化放热,并且Al_(78)Mg_(20)Zr_2粉末的集中氧化反应比较完全,该粉末的最高氧化放热焓为-9798.8μV·s·mg~(-1)。     

Al/Ti基纳米复合燃料热反应性及燃烧性能

为有效促进Al/Ti金属间反应,利用高能球磨法制备Al/Ti@AP/NC和Al/Ti@PVDF/CL-20两种核壳型复合燃料。采用扫描电子显微镜评估复合颗粒的包覆效果,利用综合热分析仪研究复合燃料的热反应性能,通过氧弹燃烧仪测试复合燃料的能量性能,借助综合燃烧诊断系统研究复合燃料的燃烧特性,利用扫描电子显微镜和X射线衍射仪研究Al/Ti基复合燃料燃烧产物的形貌及成分。研究结果表明：采用高能球磨法可使含能复合物均匀包覆在Al/Ti表面;Al/Ti的加入促进了含能复合物分解,同时含能复合物包覆增强了Al/Ti金属间反应、提高了燃料的火焰传播速度和燃烧波温度;尤其是采用AP/NC含能复合物为包覆层的复合燃料,其火焰传播速度(246.6 mm/s)较相同配方未包覆含能复合物的Al/Ti(23.5m/s)增加了9.5倍,燃烧波温度(1 703.2℃)较Al/Ti(1 069.3℃)提高了59.3%。复合燃料凝聚相燃烧产物成分取决于包覆物元素组成,凝聚相燃烧产物主要包含AlTi₂C和Ti(O_0.19C_0.53N_0.32     

含不同形貌MoO3的Al/MoO3铝热剂的热性能和燃烧性能

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(Ea)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(Tb),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。     

微纳结构铝热剂薄膜的旋涂制备及其燃烧性能

为了解决微机电火工品内药剂的快速密实装填的问题,采用旋涂技术制备出厚度可控的微纳结构铝热剂薄膜。利用扫描电镜结果对比得出氟橡胶最小使用量为7%;使用热流法检测了铝热剂薄膜的热物理性能并用高速摄像机记录了薄膜的燃烧过程,得到Al/MoO₃/氟橡胶薄膜的导热系数为75 W/（m·K）,燃烧速率为30.6 m/s,在添加还原氧化石墨烯后, Al/MoO₃/氟橡胶/还原氧化石墨烯薄膜的导热系数增至126 W/（m·K）, 燃烧速率高达867.9 m/s. 采用金属桥带进行发火试验,结果证实微纳结构铝热剂薄膜的临界发火电流低于Zr/KClO₄点火药。添加还原氧化石墨烯能改善铝热剂的燃烧性能和发火性能,更利于铝热剂作为点火药应用。     

ZLP耐磨铝合金

根据轴承耐磨合金材料的性能要求,采用正交试验法进行最佳成分设计,研制了一种新型铝基耐磨合金材料。测试了合金元素对合金组织、性能,尤其是对摩擦磨损等性能进行了对比试验,结果表明,新合金综合性能优良,比ZCuSn6Zn6Pb3材料具有更好的耐磨性,而生产成本仅是其17％,比ZA27锌合金材料具有更优良的耐蚀性和尺寸稳定性。     

国外轻质结构材料在国防工业中的应用

分析国外轻质结构材料铝合金、钛合金及镁合金的研究现状,重点探讨这几种主流轻质结构材料在国外航空航天、武器装备及舰船上的应用,并例举3种轻质结构材料在各国军事装备上的应用情况,同时还对国防行业中轻质结构材料的发展趋势进行了探讨,指出通过国防工业选材特点,分析未来武器装备材料的发展趋势。     

形状记忆不锈钢的研究进展

总结了国内外形状记忆不锈钢的研究和应用情况,综述了近年来形状记忆不锈钢的研究进展,探讨了这种材料应用的发展和关键技术,并对其应用前景进行了展望。     

开发高温形状记忆合金应考虑的因素

以NiTiHf和NiAl系合金为例,论述了开发高温形状记忆合金(SMA)时应考虑的因素.这些因素包括材料的可加工性、相稳定性、机械稳定性和经济性.NiTiHf和NiAl系合金的相变温度在150℃以上,具有发展成为高温SMA的潜力.但要使这些合金成为实用高温SMA,还需要做进一步的研究工作.如NiTiHf合金的相稳定性和机械稳定性尚未完全弄清;NiAl系合金的可加工性和相稳定性需进一步改善,其机械稳定性和作为SMA的加工价格亦不清楚,需进一步研究.     

穿甲弹用新型钨合金材料的研究

试验采用粉末冶金的方法,用合金钢粉的包覆粉作为主要粘结相,设计制备了新型穿甲弹战斗部用钨合金材料。对该合金进行了微观组织分析和力学性能检测。结果表明:室温抗拉强度为790 MPa,延伸率为9.0%,满足了作为穿甲弹战斗部材料基本的力学性能要求;在应变为0.32、应变率为3 600 s-1的条件下,合金在最大剪应力方向上出现了剪切带的特征。     

高速冲击载荷作用下AZ80镁合金抗弹性能研究

以Mg-Al-Zn系中价格较低廉但强度较高的AZ80合金为研究对象,选用3种不同热加工状态的AZ80合金作为靶板材料,进行高速冲击载荷作用下AZ80镁合金抗弹性能研究。结果表明,AZ80合金靶材上的弹坑深度大小依次为铸态、均匀化、变形+热处理态。AZ80合金靶材上弹坑根部均产生了塑性形变带,形变带宽度由大到小顺序为热压缩+T6态、均匀化、铸态。硬度测量表明,形变带部位硬度升高。AZ80合金靶材的抗弹性能强弱顺序是:变形+热处理态、均匀化、铸态。     

铜基形状记忆合金断口及第二相形貌观察

用ＳＥＭ对不同组织状态的铜基形状记忆合金的断口进行了观察，用ＴＥＭ对断口上萃取的第二相质点进行定性分析。结果表明，三种不同组织状态的断口均为韧性断裂断口，引起断裂不连续性的第二相质点是铝铜金属间化合物，新奇的第二相形状使ＣｕＺｎＡｌ形状记忆合金具有独特的断口形貌。     

新型轻合金结构材料在航天运载器上的应用与分析(下)

铝锂合金是下一代运载火箭和航天飞行器的重要轻合金结构材料，美、俄两国在航空航天飞行器上有２０多年的使用经验。综述了两国合金技术的发展、技术和应用情况，并分析比较了成功的原因和现状。     

航天运载器贮箱结构材料工艺研究

美国运载火箭低温料燃料贮箱材料２０１４,２２１９都是３５年以前设计的,材料已经过时。用新的２１９５超高强度锂合金成功地制造了航天飞机大型ＬＨ２、ＬＯ２贮箱,减轻重量３４０５ｋｇ。论述了美国Ｗｅｌｄａｌｉｔｅ０４９系列超高强度铝锂合金迅速发展的研制特点,材料的力学性能,设计要求,主要结构的成型工艺和焊接工艺。     

新型轻合金结构材料在航天运载器上的应用与分析(上)

铝锂合金是下一代运载火箭和航天飞行器的重要轻合金结构材料，美、俄两国在航空航天飞行器上有２０年多年的使用经验。本文综述两国这种合金的发展、技术和应用情况，并分析比较了成功的原因和现状。