改善发射药力学性能方法研究进展

对近年来国内外提升发射药力学性能的研究方法和手段进行综述和归纳。介绍了发射药静态力学性能表征方法以及提升发射药力学性能的方法。重点从基础配方设计、固体填料的优化、添加物和工艺手段4个方面介绍了各种方法的研究机理和研究结果。通过对比各种方法对发射药力学性能的提升效果,提出未来改善发射药静态力学性能的方法和发展趋势。     

基于燃气生成速率比的发射药破碎程度 定量表征方法

为定量表征发射药的破碎程度，引入了燃气生成速率比的概念。通过理论推导,得出燃气生成速率比即为破碎发射装药与相应未破碎发射装药的燃烧表面积比。提出采用破碎发射药燃烧前期的燃气生成速率比的平均值来定量表征发射药的破碎程度。对标准发射药、大块发射药、小块发射药和粉末发射药进行了密闭爆发器试验，获得了不同发射药的p-t曲线，数据处理得到不同发射药破碎程度的量化值。结果表明，基于燃气生成速率比的发射药破碎程度定量表征方法是可行的。     

点火过程中粒状发射药药床应力研究进展

发射药在炮膛内的挤压破碎是发射药自身力学性能和膛内所受力学环境共同作用的结果,研究发射药在炮膛内的应力变化规律对于发射药的挤压破碎具有重要意义。该文综述国内外研究人员研究发射药药床应力的试验方法、数值仿真及理论模型等手段。最后提出现有理论存在的不足之处以及需要进一步研究的内容。     

NC体系发射药烤燃点火的响应特性

选用制式的硝化棉(NC)体系发射药进行了烤燃试验,研究了NC体系发射药的配方组成对烤燃作用下的自点火温度和燃烧性能的影响。结果表明,NC体系发射药的配方组分对烤燃响应的自点火温度和燃烧性能影响明显,随着烤燃温度上升,NC体系发射药烤燃响应时经历了热分解—点火燃烧—冲破约束强度造成剧烈响应的过程。单基药中NC的自热反应和硝胺发射药中RDX的气相燃爆反应使得发射药迅速完成热分解到燃烧反应的转变,压力增长速度较快;单基药的自点火温度约为157.5 ℃,增加较低温度开始分解的NG和增塑剂TEGDN提前了发射药的自点火温度;发射药烤燃点火后,压力增长速率与发射药配方组成和弧厚有明显关系,与烤燃响应类型和冲击压力规律相符;增加弧厚对发射药烤燃作用下的热分解无影响,降低了点火后压力的上升速率,有利于降低发射药烤燃响应剧烈程度。     

发射药落锤撞击试验及评价方法研究

提出了一种新的评价高能发射药动态力学强度的方法,即采用落锤撞击发射药粒,用药粒发生临界损伤时的撞击能和极限抗冲应力来表征发射药的动态力学性能。结果表明,该方法能够定量评价发射药的动态力学强度,并得到太根药、硝胺药、硝基胍药等3种发射药的临界撞击能分别为18.8 J/cm2、14.2 J/cm2、3.8 J/cm2,极限抗冲应力分别为247.2 MPa、214.2 MPa、118.5 MPa。     

CD-3发射装药低易损性能试验研究

为了降低发射药的敏感性,以Bu-NENA为增塑剂,FOX-7和RDX作为填充物研制了一种新型硝化棉(NC)基发射药(GD-3发射药),对其装药进行了低易损性能测试研究。试验结果表明,GD-3发射装药在慢速烤燃和快速烤燃、子弹撞击刺激源下发生了V类燃烧反应,在特定的空心装药射流刺激下发生了III类爆炸反应。GD-3发射药在刺激源下易损性响应剧烈程度弱于硝基胍发射药和单基发射药,该新型装药符合低易损性弹药的性能评定要求。     

加速老化作用下发射药的内弹道性能研究

为研究发射药内弹道性能随着储存时间增长的变化,通过高温加速老化试验的方法模拟得到不同储存时间的发射药。利用密闭爆发器装置对不同老化时间下的11/7发射药、7/14发射药的内弹道参数进行测试,得到发射药燃烧过程中压强随时间以及燃速随压强的变化过程。试验结果表明随着老化时间的增长,发射药的最大膛压越高;发射药老化时间越长,在相同的压强下发射药燃速越大。但是不同老化时间发射药的最大膛压值及燃烧值相差幅度不大。     

新型发射药包装物设计与性能研究

目的为解决当前发射药包装物存在的结构复杂、自重大、难以适应包装工艺自动化的突出问题,提高对发射药包装、贮存、运输、使用过程的适应性,设计一种结构合理、防护可靠的新型发射药包装物。方法根据发射药包装物技术要求,进行包装物材料选用和结构设计,通过性能研究,全面考核新型发射药包装物的相容性、防静电性能、老化性能、力学性能、密封性能、环境适应性、防拆封功能等。结果实验结果表明,设计和研制的新型发射药包装物与内装典型发射药相容性良好;表面电阻率为1.37×106～7.23×108Ω;在25℃贮存条件下,平均热老化寿命为17.51年;新型发射药包装物配质量为45kg,堆码3层,未出现倒垛、变形及破损现象;包装物经高温、低温、温度冲击后无变形、失效、永久硬化,且表面无裂解;密封性良好,可有效防止非正常拆封。结论该新型发射药包装物可实现对现有包装物的替代,可在火炸药行业推广应用。     

干摩擦对金属材料亚表层微观结构的影响

滑动摩擦可以产生极高的应变和应变率,导致金属表层强烈塑性变形。经过摩擦处理后,纯铜、纯铌表层均发生严重塑性变形。纯铜塑性变形层厚度200—4001μm之间,变形层深度随载荷、速率升高而增加,在200cycles即接近饱和。变形层沿深度方向呈梯度变化分布,其亚表层呈梯度结构,分别为塑性流动层、变形层和基体,最表层晶粒尺寸达到纳米量级。纯铌经过摩擦处理后,磨损量较大,表面较粗糙,且亚表层变形不太均匀。     

文摘

1从含有废发射药的灌注凝胶制备炸药《爆破器材》2001,30(3),6～9(中文)研究了从含有废发射药的灌注凝胶来制造炸药,其制法是将聚合物、交联剂和氧化剂溶液的混合物倒入发射药的空穴中。这种炸药具有高密度、高爆速和抗水性等特点。     

激光冲击强化对300M钢微观组织和力学性能的影响

采用激光冲击强化(LSP)技术在300M钢表层制备梯度纳米结构,并借助三维表面形貌仪、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、纳米压痕仪及拉伸试验机对300M钢不同脉冲能量LSP处理后的微观组织演变和力学性能变化进行表征。结果表明,300M钢经LSP处理后表层形成梯度纳米结构,随着脉冲能量的增加,表层晶粒尺寸从15 nm(3J)细化至10 nm(7J)左右,晶粒出现非晶化;同时,次表层组织中形成了大量位错缠结及形变孪晶等亚结构缺陷,且随着脉冲能量的增加位错密度急剧增高,同时形变孪晶数量也随之增多。LSP后300M钢表层纳米压痕硬度得到显著提高,且随着脉冲能量的增加而增加;强度和塑性得到一定程度的改善,断口形貌由典型的韧性断裂转变为韧-脆混合型断裂。      

RDX和NGU对叠氮硝胺发射药动态燃烧稳定性的影响

以30 mm高压模拟炮为试验平台,以单基发射药为参照,研究了3种典型叠氮硝胺(DIANP)发射药的动态燃烧稳定性,分析了配方组成对DIANP发射药起始燃烧特征、膛内压力上升过程及膛内压力波动的影响,探讨了DIANP发射药配方组成与其起始燃烧特征、膛内压力上升特点和压力波强度的相互关系。结果表明,在DIANP发射药配方中添加质量分数30%的固体组分黑索今(RDX)或硝基胍(NGU),发射药膛内动态燃烧稳定性增加,膛压-时间曲线波动减小,膛压从30 MPa增至50 MPa所需的时间分别增加了92%和78%,起始负压差从－40.7 MPa降低至－4.44 MPa和－10.66 MPa。在DIANP发射药体系引入高含量的固体组分RDX或NGU,由于低压下RDX分解前熔融吸热,而NGU火药燃烧表面存在坚实熔融层,均可有效减小DIANP发射药起始燃气的生成速率,降低发射装药起始燃气生成猛度,缓减起始阶段膛内压力的上升,提高药床起始燃烧一致性,减小膛内压力波强度。     

等离子喷涂沉积率对梯度涂层结合强度影响研究

研究了等离子喷涂粉末沉积率对功能梯度涂层的结合强度影响,结果表明,在设计比例下,由于ZrO2的沉积率低,使涂层表面纯陶瓷层与次表层的成分梯度增大,应力梯度增加,导致界面结合变弱,涂层结合强度降低,通过增加次表层ZrO2含量,可较大幅度增加涂层的结合强度。     

涂层梯度硬质合金的研究进展

主要综述了涂层梯度硬质合金的发展,对涂层梯度硬质合金基体的制备、基体涂层技术、基体表层碳含量的控制等进行了阐述.展望了梯度硬质合金的前景和发展方向.     

提高新型高能发射药力学性能研究

采用压缩法和简支梁法测试手段,研究了硝化棉的含氮量对新型高能发射药力学性能的影响规律。试验结果表明,在-40℃时,硝化棉含氮量为12.6%的新型高能发射药的力学性能优于硝化棉含氮量为12.8%的发射药。通过SEM电镜观察发射药燃烧的表面状况,在新型高能发射药的燃烧过程中,发射药燃烧表面形成熔融层对发射药燃面的变化有较大的影响。     

高能发射药动态力学强度的影响因素研究?

对19孔的高能发射药进行落锤撞击试验,观测药粒撞击损伤状态以及F-t曲线,研究药粒受力方向、撞击能以及温度等对高能发射药动态力学强度的影响。结果表明,改变受力方向,裂纹和破碎均在沿发射药的轴线方向上出现,表明发射药力学强度的各向异性;因为受径向撞击作用时,发射药粒易于破碎,故装药设计时,可使发射药的主要受力方向为轴向排布,可有效防止发射药的撞击破碎。随着撞击能提高,发射药的损伤百分数增加,F-t曲线上峰值逐渐增大,增大的幅度不断减小。随着温度升高,F-t曲线峰值由25.0 k N降为5.8 k N,脉宽由1.6 ms增加至5.1 ms,发射药的响应情况由脆性断裂逐渐转变为塑性形变。     

粒状发射药动态破碎研究进展

综述了落锤冲击试验、空气炮试验、分离式霍普金森压杆试验和动态挤压物理仿真试验等在发射药动态破碎研究中的应用状况,介绍了破碎度法、动态活度比法和燃烧渐增因子法等发射药破碎程度的描述方法,并提出建议:在冲击载荷条件下发射药床不同位置药粒的受力特点以及药粒的本构模型和破碎模型还需进一步研究,为描述发射过程中发射药破碎规律提供理论基础。     

采用离子注渗技术原位合成纳米级碳化钨颗粒

采用高能离子注渗技术,首先在低碳钢表层注入W,然后再用渗碳的方法原位合成纳米级碳化钨(WC),其注渗层厚度达到1.0mm.低碳钢表层的显微硬度得到显著提高,从表层到心部硬度逐渐降低,呈梯度分布.通过扫描电镜、能谱分析、X射线衍射等分析手段证明了WC的存在.WC颗粒呈针状、板条状和块状弥散分布在低碳钢基体表层中,其尺寸在30～200nm之间.细小的WC颗粒与基体结合良好,有效地阻止了位错的运动和微裂纹的扩张,从而有效地提高了低碳钢基体的硬度.     

无烟/有烟烟火药剂发射药动摩擦系数对比研究

针对烟火药剂发射药受摩擦作用点火时会导致意外爆炸,而动摩擦系数是衡量摩擦作用获得能量的关键参数问题,基于摩擦感度测试仪物理模型,结合理论建模与计算,获得测定动摩擦系数方法,并结合实验研究获得有烟发射药黑火药与无烟发射药退役单基药两种常用烟火药剂发射药的动摩擦系数;研究不同实验条件对两动摩擦系数影响。结果表明,两种烟火药剂发射药的动摩擦系数均为同一范围值,且随压力及滑动速度的增大,两动摩擦系数范围均有一定变化,而每种实验条件的黑火药动摩擦系数均大于退役单基药动摩擦系数。     

叠氮硝胺发射药与赛璐珞药盒长储稳定性研究

为研究叠氮硝胺发射药与赛璐珞药盒的长储稳定性，采用差示扫描量热法(DSC)和真空安定性法(VST)研究分析了叠氮硝胺发射药与赛璐珞片的化学相容性，采用GJB736.8—1990火工品试验71 ℃试验法研究分析了叠氮硝胺发射药与赛璐珞药盒之间的组分迁移性。DSC试验表明，叠氮硝胺发射药与赛璐珞片混合体系的热分解峰温降低，降低值为0.5 ℃，混合体系相容；VST试验表明，混合体系净增放气量R为0.3 mL/g，混合体系相容；71 ℃试验法储存26 d后，叠氮硝胺发射药中的增塑剂（DIANP、NG）质量分数由39.82%降低到33.67%，药盒中增塑剂（DIANP、NG）质量分数由0增加到33.89%，发射药与药盒之间存在增塑剂的迁移。叠氮硝胺发射药与赛璐珞药盒化学相容性良好，但物理安定性差，存在增塑剂的迁移，加速老化10 d后，体系浓度达到平衡。