氟化物包覆纳米铝粉对HTPB燃料燃烧性能的影响

为研究氟化物包覆纳米铝粉对端羟基聚丁二烯(HTPB)燃料燃烧性能的影响,采用真空浇注法制备了含氟化物包覆纳米铝粉和不含添加物的两种HTPB燃料,并测试了在氧气流中的燃烧性能。利用NASA-CEA程序计算了两种燃料的理论比冲和绝热火焰温度。结果表明,两种燃料的退移速率都随着氧气质量密流的增加而增大,两种燃料的退移速率与氧气的质量密流关系均满足幂函数,幂函数指数分别为0.704±0.003和0.688±0.002;氟化物包覆纳米铝粉对燃料的退移速率有一定的促进作用,且这种作用不随氧化剂质量密流的变化而变化;在氧化剂质量密流研究范围内,含氟化物包覆纳米铝粉燃料的退移速率比不含添加物的燃料的退移速率高13%左右。氧气与燃料的质量比为2.0时,两种燃料在真空中的理论比冲和绝热火焰温度都达到最大值;氧气与燃料的质量比为0.4~8时,铝粉未能显著提高真空中HTPB燃料的比冲。     

新型碱金属高碘酸盐纳米铝热剂的反应特性

纳米铝热剂向着高能方向发展的一个重要限制因素是在铝热反应过程中缺少大量的气体产物。为了弥补纳米铝热剂产气量不足的缺陷,提高纳米铝热剂的反应活性,通过喷雾干燥法制备了具有核-壳结构的纳米铝热剂Al@KIO₄和Al@NaIO₄。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、热分析仪、定容燃烧实验、吸湿性实验和威力测试对两种铝热剂的形貌结构、热性能、定容燃烧性能、耐潮湿环境能力和起爆性能进行评估。结果表明,喷雾干燥法制备的Al@KIO₄和Al@NaIO₄纳米铝热剂的形貌规则、纯度高,铝热反应的总放热量分别为1262.12 J?g^-1和1414.7 J?g^-1;两种铝热剂反应过程中的反应起始温度低,反应中伴随大量氧化性气态产物生成;高湿环境中两种铝热剂分别在第6天和第10天达到质量平衡,质量增重约0.64%和0.65%,耐潮湿环境能力良好;96 mg铝热剂作为起爆药装配到8^#工业雷管中能使黑索今完全爆轰,可使5 mm厚的铅板穿孔,穿孔直径几乎到达叠氮化铅的水平。将96 mg的Al@KIO₄、Al@NaIO₄、斯蒂芬酸铅和叠氮化铅分别作为起爆药装填在8^#工业雷管中使黑索今完全爆轰,根据5 mm厚的铅板穿孔直径判断起爆能力为：叠氮化铅＞Al@NaIO₄＞Al@KIO₄＞斯蒂芬酸铅。     

易于微孔道填充的纳米CuO的制备

分别采用直接沉淀法和快速沉淀法成功地制备了易于微孔道填充的纳米Cu O粉末。直接沉淀法的铜源是无水Cu SO4,沉淀剂是Na2CO3;快速沉淀法的铜源是Cu(CH3COO)2·H2O,沉淀剂是Na OH。通过XRD、SEM、TEM和SAED等分析手段表征产物的晶体结构、微观形貌及晶粒尺寸。结果表明,直接沉淀法的陈化时间对制备样品形貌和结构有影响。当前躯体陈化时间为3 h时,直接沉淀法制备的Cu O纳米颗粒平均粒径约为25 nm;快速沉淀法制备的Cu O纳米颗粒平均粒径约为6 nm。与直接沉淀法相比,快速沉淀法制备的纳米Cu O粒径更小、颗粒分散更均匀。     

含能油墨配方设计及其在微孔装药中的应用

为优化微装药方法及设计合适的含能油墨配方,将喷墨打印装药和湿法压装两种装药方法结合起来,发现装药密度得到明显提高,装药均一性较好。采用激光点火方式,结合高速摄影和X射线衍射(XRD)等对微孔燃烧过程及其燃烧产物进行分析,获得了含能油墨中载体种类、纳米Al/Cu O含量和Φ值对微孔燃烧的影响规律。发现硝化棉(NC)不但有很好的油墨性能、装药性能,而且点火燃烧性能良好。得到以下结论:载体为NC且质量分数为7.5%,Al/Cu O的Φ值为1.6,初步测得最优配方下平均冲量约为145μN·s。     

掺杂和密闭透窗对炸药激光起爆感度的影响

用Bruccton法测定了掺杂碳黑和碳纳米管的RDX和PETN炸药的起爆阈值,同时比较了K9玻璃和蓝宝石两种玻璃透窗下激光起爆感度的区别,以及自由振荡和调Q两种激光模式对RDX和PETN起爆感度的影响.结果表明,掺杂碳黑和碳纳米管均可提高RDX和PETN的感度,碳黑的掺杂效果好于碳纳米管,其中掺杂质量分数1%碳黑的RD...     

化学微推冲阵列传热过程数值模拟

根据燃烧传热原理,建立了阵列单元燃烧传热过程的一维有限差分模型,运用此模型对装填斯蒂酚酸铅的7740玻璃、环氧树脂、微晶玻璃和硅药室单元燃烧40～80 ms过程中室壁温度成长和温度分布进行了数值模拟.结果表明,药室材料的导热系数和单元燃烧时间是影响温度成长和推冲单元分布的主要因素.低导热系数和短燃烧时间有利于提高相同面积上推冲单元的分布数.其中单元燃烧时间影响更大,导热系数增加100～1000倍时,热量传导的临界距离增加3.3～6.3倍,而燃烧时间增加一倍时,临界距离增加3～5倍,但都在微米级,硅药室为150～450 μm,其余三种为20～160 μm.     

硅烷偶联剂对多孔硅的稳定化研究

为了将多孔硅应用于含能材料的制备,采用电化学双槽腐蚀法制备了平均孔径4.3 nm,厚度超过100μm的不龟裂多孔硅薄膜,利用硅烷偶联剂(KH550,KH560,KH570)对此多孔硅薄膜进行表面处理,采用红外光谱(FTIR)技术研究了三种硅烷偶联剂对多孔硅处理前后红外光谱的变化。结果显示,三种硅烷偶联剂均大大降低了多孔硅表面的Si—Hx键的数量,使不稳定的Si—H键转化成更加稳定的Si—OR键。其中KH550和KH570消除悬挂键的效果优于KH560。     

纳米CuO的制备及其在微孔装药中的应用

采用常温固相反应法在聚乙二醇2000作为分散剂条件下制备了纳米Cu O,用超声共混法制备了纳米Al/Cu O。借助X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等方法对所制备样品的性能进行表征和分析。结果表明:制备的纳米Cu O结构形貌统一,类似八面体结构,一次粒径在30nm左右,和球形的纳米Al粉混合均匀,形成纳米Al/Cu O,团聚后在100~200nm之间,差热分析(DTA)其放热量为2 798J·g-1。将纳米Al/Cu O配制成含能油墨,用喷墨打印装置实现了药室直径为0.7mm、厚度为1mm的10×10阵列装药,并研究了纳米Al/Cu O在微孔装药中的应用。结果表明,纳米Al/Cu O在微孔中能稳定燃烧,燃烧时间在微秒级,火焰长度约为2~4cm,燃速约为0.142 9m/s。     

激光驱动飞片技术的研究进展

激光驱动飞片技术具有产生的飞片速度高、装置简单、成本低等传统动高压加载技术无法取代的优点。在飞片的激光驱动原理、靶材结构、激光驱动飞片的性能测试和表征,以及激光驱动飞片技术在高压物理学、空间科学、材料微成形技术和炸药快速起爆技术中的应用等方面的研究进展进行了评述,指出了未来激光驱动飞片技术的研究和应用的发展方向。     

微细圆管内火药燃烧稳定性影响因素的数值模拟

为了解微燃烧器内固体含能材料燃烧的影响因素,采用ANSYS瞬态热分析研究了微细圆管燃烧器内固体药柱燃烧时,燃烧器尺寸、壁厚和壁面热传导系数对燃烧器壁面温度分布和热损失的影响。结果表明:燃烧器壁面的热量传递是决定微尺寸下能否稳定燃烧的关键。随着燃烧器尺寸的减小,加强了燃气和壁面的相互作用,热损失增大,导致燃烧不稳定甚至熄灭。而壁面热传导系数对壁面热量传递起着竞争的作用,随着壁面热传导系数的减小,壁面热损失和壁面轴向传导至预热区的热量均减小,但前者的作用较大,利于燃烧稳定。另外研究表明,在一定壁厚范围内,增加壁厚有利于燃烧稳定。