防潮黑火药制备与性能研究

为解决黑火药长期贮存中因吸湿引起的性能变化问题，分别以氟橡胶、虫胶为防潮剂，TNT、RDX为感度和能量调节剂，设计了3种防潮黑火药的配方。以丙酮为溶剂，采用溶剂蒸发-重结晶法制备防潮黑火药，并对其吸湿性、机械感度、5s延滞爆发点等进行测试。结果表明：防潮黑火药的最佳配方为：w_黑火药∶w_虫胶∶w_TNT=97.5∶2.0∶0.5；相比原料黑火药，该防潮黑火药的吸湿性降低了1.7%，撞击感度相同，摩擦感度降低了4%,5s延滞爆发点降低了5℃，而堆积密度、静电感度、爆热基本不变。研究表明设计的防潮黑火药提高了黑火药防潮性能及安全性能。     

一种烟花用微烟发射药的设计及其性能

烟花用发射药主要是黑火药,黑火药燃烧过程中产生大量烟雾,严重影响烟花的观赏效果,造成环境污染.为解决烟花发射过程中产生烟雾量大的问题,设计了一种新型微烟发射药,其各组分配比为:NC 77%,NH4CIO41 3%,端羟基聚丁二烯(HTPB)5%和钝感剂5%,对微烟发射药和黑火药的点火与做功能力、烟雾性能及机械感度进行了...     

黑火药的防潮包覆技术研究

采用表面包覆法,从材料选择、含量匹配、工艺参数优化等方面研究黑火药的包覆技术,利用扫描电镜对包覆后药粒的微观形貌进行了表征,并就包覆前后黑火药的感度和燃烧性能进行了对比研究,结果表明GZ-1型硅脂在黑火药表面形成均匀、完整的包覆层;包覆后点火药的吸湿性降低了58%,撞击感度、摩擦感度和静电感度分别降低了60%、57%和56%,而火焰感度、输出性能与包覆前的药剂相当.     

调制周期对Al/MoO3反应薄膜热性能和发火性能的影响

为了考察调制周期对反应薄膜性能的影响,采用磁控溅射技术制备了厚度为3μm,调制周期为50,150 nm和300 nm的Al/MoO3反应薄膜,采用差示扫描量热仪(DSC)探索了调制周期对Al/MoO3反应薄膜放热过程和反应活化能的影响;使用高速摄影和激光点火技术研究了三种调制周期反应薄膜的燃烧速率,通过与半导体桥和桥丝融合形成含能点火器件,考察了调制周期对电流和电压发火感度的影响。结果显示调制周期由50 nm增加到300 nm时,Al/MoO3反应薄膜燃烧速率由5.35 m·s^-1降低到1.75 m·s^-1。三种调制周期(50,150,300 nm)Al/MoO3反应薄膜半导体桥点火器件的50%电流发火电流分别为1.44,1.74 A和1.87 A;Al/MoO3反应薄膜桥丝点火器件的50%发火电流分别为0.08,0.65 A和1.02 A;将Al/MoO3反应薄膜与半导体桥和桥丝换能元结合形成点火器件,在点火间隙为1 mm的情况下,能够点燃钝感点火药硼-硝酸钾(B-KNO3)药片,提升点火系统的点火能力和可靠性。     

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。     

Zr/Pb3O4微胶囊化的制备及其性能

为了提高锆/四氧化三铅（Zr/Pb₃O₄）混合药剂的混合均匀性和工艺安全性,以海藻酸钠（SA）为微胶囊黏合剂,通过液相连续流混合,在水相中利用SA与Ca²⁺交联生成海藻酸钙（CA）凝胶,制备了CA/Zr/Pb₃O₄微胶囊。对CA/Zr/Pb₃O₄微胶囊和传统工艺制备的NC/Zr/Pb₃O₄颗粒进行形貌、粒度、球形度、流散性以及假密度等表征,表明CA/Zr/Pb₃O₄微胶囊平均粒径为517.10 μm,方差为44.21 μm,球形度为0.90,安息角为27.44°,粒径均一,球形度良好,流散性好。对CA/Zr/Pb₃O₄微胶囊进行火焰感度、燃速、火焰长度以及感度测试,表明CA/Zr/Pb₃O₄微胶囊火焰感度为65.38 mm,低于Zr/Pb₃O₄粉末的81.83 mm,火焰感度有所下降;CA/Zr/Pb₃O₄微胶囊燃速偏差为6.86,远低于Zr/Pb₃O₄粉末的燃速偏差12.04,燃烧一致性好;CA/Zr/Pb₃O₄微胶囊的火焰长度比Zr/Pb₃O₄火焰长17.1 mm,粒子更多;CA/Zr/Pb₃O₄微胶囊的静电感度大于156.25 mJ,远大于Zr/Pb₃O₄粉末的0.71 mJ,静电感度有所降低,两者撞击感度都大于100 J,摩擦感度都大于360 N。制备工艺在水相中进行,安全性高且方法具有普适性,适用于多种火工药剂。     

一种手工热剂切割/焊接用高能点火药设计

为了提高手工热剂切割/焊接装置的点火效率和安全性,运用最小自由能原理设计并模拟计算了多种点火药配方燃烧参数,基于凝聚相产物占比、气体产物体积、火药力、燃烧温度和燃烧热5个参数,通过理论分析优选出最佳点火药配方为wKNO_3-C/w_(添加剂)=55/45。理化性能试验结果表明,该最佳点火药配方的吸湿性为1.43%,摩擦感度和撞击感度均为0,安全性较强且对高热剂具有较好的点火效率。     

Al/Fe2O3/PTFE材料压缩力学性能与冲击反应特性

为研究铝/三氧化二铁/聚四氟乙烯(Al/Fe_2O_3/PTFE)材料在准静态压缩情况下的力学性能和落锤冲击条件下的反应特性,在Al/Fe_2O_3基础上加入不同体积分数的PTFE作为粘合剂,制备了多功能结构性Al/Fe_2O_3/PTFE含能材料,并用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)对材料进行了表征。结果表明,在准静态压缩条件下,随着PTFE含量的增加,材料的压缩强度、应变硬化模量、屈服强度、密度以及最大真实应变逐渐增大。当PTFE体积分数由40%增加到80%时,复合材料的强度由16 MPa逐渐上升到87 MPa。在落锤冲击条件下,PTFE体积分数为40%和60%的Al/Fe_2O_3/PTFE复合材料均能在落锤冲击下发生剧烈爆炸和燃烧,而加入80%PTFE的复合材料在高速摄影下也仅观察到微弱的火星,反应十分微弱。随着PTFE的增加,复合材料的感度逐渐降低,特性落高分别为55,58 cm和85 cm,发火延时分别为50,100μs和200μs。40%PTFE含量的Al/Fe_2O_3/PTFE复合材料落锤冲击后产物为AlF_3、Al_2O_3、FeF_2和炭黑,证实了铝热反应的发生,FeF_2不是PTFE与Fe_2O_3反应的产物,而是由铝热反应产生的Fe与PTFE分解产物之间的化学反应产生的。     

无木炭型黑火药研究

以酚酞和氢氧化钾的反应物替代木炭，通过调整硝酸钾、硫磺、酚酞及氢氧化钾的混合比例对无木炭黑火药配方进行优化设计，对比研究了普通黑火药与无木炭黑火药在机械感度、静电火花感度、热分解过程及输出特性等方面的差异。研究认为：无木炭黑火药的机械感度、静电火花感度、爆发点比普通黑火药低，而且安全性好，做功能力强，输出稳定性高。     

黑火药的防潮改性技术研究

为解决黑火药在长期贮存中的吸湿问题,以虫胶为防潮剂,高导热石墨粉为导热剂和防潮剂,无水乙醇为虫胶的溶剂和黑火药的悬浮剂,采用溶剂蒸发法制备出防潮黑火药。研究了防潮剂含量和工艺条件对黑火药吸湿性的影响,并对防潮改性前后黑火药进行了性能测试。结果表明:防潮改性后黑火药的吸湿性比原料降低了38%,火焰感度和撞击感度分别比原料降低了8%和80%,而静电感度不变,并获得了制备防潮黑火药的最佳配方和工艺条件。     

C/KNO_3点火药研究

通过C/KNO3 点火药和黑火药的理化性能、输出特性的对比试验 ,从理论上分析了该点火药的性能特点 ,并对其适用性进行了阐述和预测     

基于新型半导体激光系统的B/KNO3/PF点火特性

为了研究点火系统的发火性能和点火特性,设计了一种新型可自检半导体激光点火系统和以微米级B/KNO3/酚醛树脂(PF)为装药的激光点火器。采用热重-差示扫描量热技术(TG-DSC)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)、能谱仪(EDS)、激光反射率和发射光谱等测试获取了药剂的形貌尺寸、元素分布、热性能、激光吸收效率和药剂粒子激发谱线等性能参数;通过激光点火系统启动点火器发火研究了激光脉宽对B/KNO3/PF药剂发火性能和点火特性的影响。结果显示:较大PF质量比(4.8%)的和较小颗粒(平均粒径6.97μm)的B/KNO3/PF药剂在DSC曲线中起始反应温度降低,放热量增加。点火器点火启动分为一次点火和二次点火两个过程,激光脉宽对点火器的点火特性有显著影响。当激光脉宽为5 ms和10 ms时,点火器能够正常发火,其50%发火能量分别为6.23 mJ和12.54 mJ。通过调节激光的脉宽和能量,获得点火器的一次点火延迟时间为3.50~4.69 ms,二次点火延迟时间为7.23~8.08 ms,火焰持续时间为58~83.5 ms;当激光脉宽为2 ms时,激光点火系统无法激励点火器正常发火。这种特性与半导体脉冲激光能量输出规律相符合。     

废水溶液化学组分对O3/H2O2氧化TNT功效的影响

为评价TNT废水中不同化学组分对O3／H2O2降解功效的影响,选择HCO^-3、NO^-3、SO^-4、HCOO^-、Cu^2 及AJ^3 等进行了实验研究。以TNT去除率为评价指标,结果表明,溶液中HCO^-3、HCOO^-及Cu^-2 对O3／H2O2去除TNT功效具有抑制作用,其抑制能力的大小为Cu^2 ＞HCOO＞HCO^-3;Al^3 具有促进作用;NO^-3、SO^-4对O3／H2O2去除TNT功效几乎没有任何影响。     

硼/超细硝酸钾点火药配方设计及工艺

为研究新型安全点火药配方及制备工艺,基于典型的硼/硝酸钾(B/KN O3)点火药配方,选用超细硝酸钾对其进行改性,采用手工混药法进行造粒,同时添加酚醛树脂或氟橡胶作为粘结剂,制备出B/KN O3造型粉,并测试了其火焰感度和静电感度。结果表明:随硝酸钾质量含量的减少,火焰感度升高,尤其外加2.5%酚醛树脂粘结剂的B/KN O3(50/50)火焰感度最高;而静电感度则降低,当B/KN O3配比一定时,添加相同的粘结剂氟橡胶比添加酚醛树脂更钝感。     

旋转填料床中O3/H2O2法处理TNT红水

研究了在旋转填料床中O3/H2O2法处理TNT红水的特性规律。考察了超重力因子β、O3/H2O2摩尔比、红水初始pH值、液气比等因素对红水化学需氧量(COD)去除率的影响。结果表明,随着pH值的增大超重力因子β对COD去除率的影响增大,β大于100后COD去除率增大趋势变缓;最佳初始pH值为11左右;H2O2与O3最优摩尔比为1左右;COD去除率随液气比增大呈先增大后减小的趋势,适宜的液气比为0.25。     

ZrO2和ZrB2在螺压双基推进剂中的应用

研究了ZrO2和ZrB2对螺压NC/NG/炭黑和铜盐/铅盐/其它助剂(57.0/33.0/0.7/2.0/7.3)混合物制成的双基推进剂燃烧性能的影响,用稳态燃烧火焰照片和燃烧区温度波分布揭示了它们的作用机理。结果表明,分别采用ZrO2和ZrB2代替部分铅铜催化剂后,推进剂7 MPa下的燃速最大可增加73%和41%,其低压燃烧平台移向7 MPa以上,并拓宽至13 MPa。并且随着ZrO2和ZrB2粒度的减小,催化推进剂的燃烧速度增大,表明ZrO2和ZrB2对螺压双基推进剂的燃烧有良好的催化效果。     

B/KNO3燃烧性能参数计算

B/KN03点火药具有燃烧热值高、点火能力强以及安全钝感等特点,在直列式点火系统中有较广泛的应用。对B／KN0燃烧性能参数进行理论计算,有助于指导这类点火系统的设计。本文利用VLW状态方程和最小自由能原理对B/KN03的燃烧性能参数进行了计算。计算前,采用最小二乘法对JNNAF热力学函数表中的有关数据进行拟合,得到了硼系氧化产物的标准焓和标准熵的温度函数系数。计算得到装填密度为0.31 g／cm3的B/KN03火药力、余容以及最大燃烧压力为2.145×lo5 J/kg、4.47×10 -4 m3/kg和78.23 MPa,分别与密闭爆发器实验值2.116×105 J/kg、4.418×10 -4 m3/kg和76 MPa接近。     

TiB2粉末化学镀银工艺研究

采用化学镀银法制备Ag/TiB2复合粉末,系统研究NaOH,HCHO,NH.3H2O的加入量及反应时间等参数对包覆粉末质量的影响及TiB2表面改性对AgTiB2材料性能的影响。结果表明:NaOH和HCHO含量的增加可促进Ag的还原反应;pH值的大小对Ag的还原有显著的影响,pH值大可加快反应过程,使Ag的还原更加彻底;NH3.H2O在化学镀银过程中起稳定作用,随着NH3.H2O的增加,使反应液更为稳定,Ag不易发生自分解,但也导致镀银溶液中主盐的Ag不容易被还原,不能获得Ag均匀包覆的TiB2复合粉末;反应时间的延长对于反应后粉末中Ag含量的增加影响并不十分明显。采用化学镀的粉末所制备的Ag/TiB2复合材料的致密度、硬度和电导率分别提高了4.59%,12.20%和7.91%。     

CNTs-La2O3复合材料电磁特性与吸波性能研究

采用超声共混法制备CNTS/La2O3复合粉末,测试复合粉末在2~18 GHz波段的电磁参数,研究不同La2O3含量的CNTS/La2O3吸波材料的电磁特性。结果表明,随着La2O3含量的增加,CNTs/La2O3的复介电常数的实部和虚部逐渐增加,介电损耗增大,衰减常数逐渐增大,但是特征阻抗降低。根据电磁波传输线理论计算CNTS/La2O3吸波材料的反射率曲线,当厚为2.0 mm,未掺杂La2O3,质量分数为6%CNTs的反射率峰值为-18.1 dB。La2O3的质量分数为15%时,CNTs/La2O3具有最佳的吸波性能,反射率峰值为-31.6 dB,小于-5 dB和-10 dB的频带宽为2.98 GHz和6.3 GHz。     

低温燃烧法制备掺钦钇钼石榴石透明陶瓷材料的研究

掺钦钇铝石榴石（Nd:Y3Al5Ol2,Nd：YAG)透明多晶陶瓷和相同化孝组成的单晶相比具有容易制造、成本低、尺寸大、掺杂浓度高、热导率高、热稳定性高、可大批量生产、易实现多层和多功能的陶瓷结构等优点，成为了单晶最有力的替代者。采用低温燃烧法以Nd203、Y203、Al(NO3)3·9H2O、柠檬酸为原料,TEOS为烧结添加剂于1100℃合成出分散均匀、轻微硬团聚、超细、YAG立方晶相(Nd0.01Y0.99)3Al5O12前驱体粉末，经过1700℃真空烧结5h得到Nd:YAG透明陶瓷。釆用TG-DTA、XRD、FT-IR、TEM、ESEM和FT-PL等测试手段对（Nd0.01Y0.99)3Al5O12-瓷材料进行表征。研究结果表明：YAG的析晶温度为850℃,在热处理过程中出现少量的YAP中间相，于1050℃：转变成YAG立方晶相；（Nd0.01Y0.99)3Al5O12陶瓷材料的激光工作波长为1.065μm，和相同组分的单晶相比存在轻微的红移；随着透射光波长的增加，透光率逐渐增加，在可见光区透光率约为45%，在近红外光区透光率约为58%.