真空硅热还原制备Mg-Sr合金的研究

分析真空硅热还原制备金属镁、金属锶及Mg-Sr的热力学条件。结果表明,真空硅热还原制备Mg-Sr合金反应的吉布斯自由能及热力学临界温度随系统气压的减小而降低,随Mg、Sr混合蒸气中Sr的摩尔分数的增大而降低。对应常规真空硅热还原制备金属镁(皮江法)的反应温度(1 473 K)、系统气压(13.3 Pa),无论Mg、Sr相对比例如何,真空硅热还原制备Mg-Sr合金的反应均具备热力学可行性。实验证明真空硅热还原制备Mg-Sr合金是可以实现的。     

六硝基茋纯化工艺研究

采用重结晶法纯化HNS-Ⅱ,用正交试验方法对实验工艺条件进行优化,研究了恒温回流反应温度、反应时间、溶液配比和洗涤溶剂等因素对产物纯度的影响.结果表明:恒温回流反应温度是最主要的影响因素,反应时间对产物纯度有一定影响,溶液配比和所选洗涤溶剂对纯度影响较小,提纯重结晶次数由原料纯度决定.优化提纯的工艺条件为:反应温度(160±2)℃,反应时间1.5h,溶液配比1∶7(g/mL),洗涤溶剂为100%甲醇,优化后产物纯度可达99.7%以上.     

硅钨酸催化下甲苯的选择性硝化

研究了硅钨酸对甲苯硝化反应的催化活性.通过气相色谱研究了诸如催化剂用量、催化剂焙烧温度、硝化反应时间、硝化反应温度及催化剂的重复使用等因素对甲苯硝酸硝化区域选择性的影响.结果表明,在醋酐存在条件下,以CCl4为溶剂,以质量分数为95%的硝酸为硝化剂,反应温度控制在50℃,反应60min,1.0g经300℃焙烧1.5h后的硅钨酸催化剂,对甲苯表现出强的区域选择性,甲苯硝化产物o/p值(甲苯硝化产物邻位和对位异构体的质量比)达0.89,较硝硫混酸的1.67显著降低,产物收率达到91.6%.该催化剂可循环使用5次,催化活性变化很小.     

N_2O_5/HNO_3硝化甲苯制备二硝基甲苯

以N2O5/HNO3代替硝硫混酸作硝化剂进行甲苯硝化。研究了反应温度、N2O5浓度、反应时间对硝化反应的影响。用气相色谱、红外光谱、质谱分析了甲苯的硝化产物。结果表明,硝化产物主要为二硝基甲苯(DNT)。获得的最佳硝化反应条件为:反应温度10℃、N2O5浓度3 mol·L-1、反应时间1 h。二硝基甲苯的产率100%。异构体2,4-DNT与2,6-DNT的摩尔比为4.44∶1。     

1-甲基-3,4-二硝基吡唑合成与表征

以3-硝基吡唑为原料,通过硝化、甲基化得到1-甲基-3,4-二硝基吡唑(MDNP),优化了合成工艺,得到较优的甲基化反应的工艺条件:反应温度90℃;反应时间6.5h;3,4-二硝基吡唑、碳酸二甲酯与无水碳酸钾的摩尔比为1∶10.5∶1.5,目标产物总得率55.6%。采用熔点测定、元素分析、红外光谱、核磁共振等对目标产物进行了结构表征,利用DSC研究了其热分解性能。结果表明,热分解温度为298℃,熔点为20℃,在常温下为液体单质炸药,热稳定性好。     

甲苯二异氰酸酯与硝化纤维素反应条件的研究

为改善含能材料硝化纤维素(NC)的力学性能,将甲苯二异氰酸酯(TDI)作为改性剂,对NC上剩余的羟基进行交联反应,用傅里叶变换红外光谱仪(FITR)表征产物的化学结构;通过正交实验研究了反应时间、反应温度、NC的浓度、R值(-NCO与-OH的摩尔比)对反应程度的影响,得到较佳的反应条件。结果表明:产物中生成了氨基甲酸酯基;当R=2.5、NC的浓度为45 g/L、反应时间为90 min、反应温度为50℃时,异氰酸酯基的转化率可达91.5%。     

绿色方法合成2,2-二硝基-1,3-丙二醇

以硝基甲烷、甲醛为原料,采用过硫酸钠、铁氰化钾氧化体系取代传统硝酸银氧化剂,经过缩合、氧化硝化两步反应合成了2,2-二硝基-1,3-丙二醇,全程收率24.1%,纯度97%(LC)。通过正交试验研究了氧化硝化过程中氧化体系摩尔数、反应温度、时间等对产物收率的影响,并确定最佳反应条件是:K3Fe(CN)6用量为0.1mol,Na2S2O8为0.25mol,反应温度为-5～0℃,反应时间为4h。     

超临界水氧化处理RDX模拟废水

在不同的工艺条件下对RDX炸药模拟废水进行超临界水氧化处理技术进行实验。实验表明：反应温度、反应时间和压力是影响RDX降解效果的主要因素,随着反应温度、时间和压力的增加,RDX的降解率显著增大。通过液相色谱检测,得出主要污染物的去除率,在反应温度为500℃,120s,压力为24MPa的条件下,RDX主要污染物的去除率可以达到99.65%。     

在线红外法研究季戊四醇丙烯醛树脂的预聚反应动力学

采用在线红外法研究了季戊四醇丙烯醛树脂的预聚反应动力学,在反应温度为338.15,348.15 K和358.15 K及催化剂硫酸二乙酯酸(DES)的用量为2%和4%时,监测反应体系中官能团=CH_2浓度的变化,计算得出了该聚合反应的动力学方程,并对固化产物的力学性能进行了研究。结果表明:该反应为二级反应,但该反应初期和后期的表观反应速率、反应活化能相差很大,当DES用量为2%时,反应初期和后期的活化能分别为36.5 kJ·mol~(-1)和49.6.kJ·mol~(-1);当DES用量为4%时,反应初期和后期的活化能分别为61.0 k J·mol~(-1)和69.1 kJ·mol~(-1);DES用量为2%和4%时,DES的用量对固化产物的力学性能影响不明显;反应温度对固化产物的力学性能有显著影响,当DES的用量为2%和4%时,出现在338.15 K时的最大抗拉强度分别为41.99 MPa和41.17 MPa,出现在358.15 K时的最大断裂延伸率分别为8.47%和7.27%。     

HZSM-5催化下N2O5对氯苯的选择性硝化研究

工业传统混酸硝化法严重腐蚀设备和污染环境,同时对硝基氯苯选择性较低,针对这个问题,研究了在HZSM-5分子筛催化下,五氧化二氮对氯苯的硝化反应。由于HZSM-5优异的择形性,对硝基氯苯在硝化产物中的比例从原先的42%提高到81%。实验考察了反应温度、反应时间、催化剂用量及Si/Al等因素对反应结果的影响。研究表明,在温度为50℃,时间为1h,5gSi/Al质量比为260的催化剂HZSM-5作用下,反应条件最佳,此时氯苯硝化反应得率达到50%,对位选择性为85%。     

热爆炸试验数据处理中采用近似时的误差分析

采用自研热爆炸装置对炸药A进行了热爆炸试验,采用指数形式拟合了温度与延滞期的关系,分析了拟合方程在不同温度条件下的近似结果及近似处理时的误差。分析了在lnt与1/T存在线性关系的温度范围内,采用有限个数据点去外推时的误差及外推时试验数据选取的原则。采用多种方式计算临界区域和超临界区域绝热至爆时间及各种近似处理的误差。结果表明：对于炸药A而言,采用指数拟合时延滞期误差最大为20%;当温度大于480 K时可以认为是远大于临界温度,近似所产生的误差为1.2%;在452.15～461.15 K温度范围内 lnt与1/T存在线性关系。采用接近临界温度的数据外推时更接近真实值;在临界值附近的数据越多外推时越精确;在热爆炸试验设计和数据处理时要选择热爆炸临界温度附近的试验点。     

真空退火态钨合金的动态力学性态及其本构关系

借助于SHPB实验技术,对真空退火态93W材料在应变速率低于5000s~(-1)范围内的动态力学性态进行了实验研究。发现该材料对应变率具有明显可察觉的敏感性,其动态屈服限在所考察的应变率范围内提高了近一倍。温度从—50℃提高到200℃时,动态屈服限(ε=1100s~(1-))降低了约30％。基于塑性变形的位错动力学分析,建立了考虑应变率和温度效应及双相合金特点的动态本构关系,并对其应用可靠性进行了模拟计算分析。     

浇注PBX炸药的准静态压缩力学性能

利用材料实验机进行了PBX-1炸药准静态压缩实验,获得PBX-1炸药真应力——应变曲线和表观应力——应变曲线,分析了应变速率和温度对炸药力学性能的影响。结果表明:与表观应力——应变曲线相比,真应力——应变曲线所测的抗压强度值下降了0.09MPa,屈服应变也降低了0.8%,ε=7%时压缩模量降低了1.0MPa。PBX-1炸药的抗压强度随着应变速率增加而增高,随温度的增高而降低;屈服应变并没有随应变速率和温度发生变化。PBX-1炸药在71℃固化75d内,抗压强度没有随时间降低。     

AZ61B镁合金热模拟挤压变形的研究

采用Gleeble-1500D热模拟机,对AZ61B镁合金在温度为623K和673K,应变速率为0.01,0.1、1 s-1时,应变量为50%的高温塑性变形行为,以及热模拟后镁合金组织的变化进行了研究。分析了流变应力与应变速率和温度的关系,计算出了应力指数和变形激活能,结果表明:流变应力随应变速率的增加而增加,随应变温度的增加而减小;镁合金发生了动态再结晶,有大量细小等轴晶出现,探明了变形软化的主要机制是动态再结晶。     

药柱燃速对底排工作过程及底排弹射程影响的数值模拟

为了研究底排药柱燃速对底部排气弹底排装置工作过程和射程的影响,采用计算空气动力学和质点外弹道学耦合的方法求解底部排气弹的飞行弹道,研究了底部排气弹在整个减阻阶段底排装置工作参数、工作状态、底排流场等随时间的变化,分析了药柱燃速对底部排气弹工作过程和射程影响。结果表明:数值模拟结果与制式底部排气弹靶场试验结果吻合,说明建立的计算模型合理;燃速调整系数由0.8提高到1.2时,燃烧时间由36.8 s减少到18.4 s,射程由38.12 km下降到36.21 km,增程率由33.32%下降到26.64%;不同底排药柱燃速的底部排气弹在减阻阶段的排气参数均随时间的增加而呈先增大后减小的趋势;采用高燃速底排药柱的底部排气弹排气质量流率相对于低燃速的底部排气弹较大,但减阻效果并没有明显提高。     

不同升温速率下模块装药慢速烤燃特性的数值模拟

为分析模块装药在外界热刺激下的热稳定性,开展了模块装药慢速烤燃特性的研究。建立模块装药慢速烤燃模型,在1.8 K/h、3.6 K/h和 7.2 K/h 3种升温速率下进行数值模拟计算。结果表明：在慢速烤燃条件下,升温速率较低（1.8 K/h、3.6 K/h）时,烤燃响应区域靠近中心传火管;升温速率较高（7.2 K/h）时,烤燃响应区域已不再靠近中心传火管的位置。由此可见,升温速率对模块装药着火时间和烤燃响应区域位置有较大的影响。随着升温速率的提高,着火时间变短,烤燃响应区域向单基药中心移动,烤燃响应区域由一个中心环形区域变成关于中心对称的两个环形区域,升温速率对烤燃响应区域的着火温度影响较小。     

模块装药快速烤燃特性的数值预测

为了研究模块装药的热安全性,基于可燃药盒材料和单基药的化学反应机理,建立了模块装药的二维非稳态烤燃模型。在外界升温速率为1～10 K·min~(-1)下,分析了模块装药的快速烤燃响应特性。结果表明,模块装药最初的着火位置均是在靠近可燃药盒内壁面左右两侧的单基药中,点火区为两个环形响应区。随着升温速率的提高,环形响应区将从单基药内向药盒内壁面方向移动,但外界升温速率的变化对模块装药点火位置的影响较小。在1,6,10 K·min~(-1)升温速率下,单基药发生烤燃响应的点火温度分别为458.2,453.9 K和455.7 K,与文献中实验所测得的点火温度(443～463 K)基本吻合。外界升温速率的变化对模块装药发生烤燃响应的点火温度影响较小,但随着升温速率的提高,模块装药发生烤燃响应的点火时间呈指数型衰减。     

负压环境下铝镁贫氧推进剂激光点火及燃烧特性

为研究不同负压对铝镁贫氧推进剂的点火及燃烧特性的影响,在负压环境下(0.01,0.02,0.04,0.06,0.08,0.1 MPa)和不同热流下(1.26,1.86,2.23,2.79 W·mm~(-2))采用CO_2激光点火系统对铝镁贫氧推进剂进行点火实验,使用高速摄影仪记录点火燃烧过程,使用两个光电二极管同时监测激光和火焰信号得到其点火延迟时间,研究了负压对推进剂点火延迟时间、燃烧过程和燃速的影响。结果表明,压强影响推进剂热解气体的扩散,压强为0.08 MPa时,初焰为圆柱状,随着压强降低至0.02 MPa,初焰为圆球状;随着压强的降低,推进剂点火延迟时间增加,但随着热流密度的增大,压强对点火延迟时间的影响显著降低;压强对推进剂燃速影响较大,随着压强的降低,推进剂燃速降低,当压强从0.1 MPa降至0.01 MPa时,燃速降低47%;同时,在负压环境下,Vielle燃速公式更适用于表征铝镁贫氧推进剂的燃速特性。     

多约束制导律与导引头隔离度制导匹配性研究

针对导引头隔离度影响多约束制导系统稳定性与制导精度的问题,推导了一种多约束制导律（GLMC）,在此基础上构建了考虑导引头隔离度的多约束制导模型。研究了导引头隔离度和制导参数等对制导系统稳定性的影响规律,采用伴随函数法,分析了有无导引头隔离度影响情况下GLMC制导性能变化规律。结果表明,减小制导时间常数、增大隔离度幅值,以及剩余飞行时间的减小都会降低系统稳定性。GLMC能容忍的隔离度水平大约为1%,在实际工程应用中,要保证GLMC较为先进的制导性能,需严格控制导引头的隔离度水平,降低寄生回路对制导系统稳定性的影响。