颗粒长大模型在气相爆轰合成纳米材料中的应用

气相爆轰过程是一个相当复杂的瞬态物理化学变化过程,目前实验条件还无法观测爆轰过程中的具体变化,因而常常需要借助于数值模拟辅助理论和实验研究。本文以气相爆轰合成纳米二氧化锡为例,将Kruis颗粒长大模型应用于预测气相爆轰法制备纳米氧化物颗粒直径的研究中。通过研究压力与温度之间的转化关系,建立爆轰条件下的颗粒长大模型,计算出颗粒直径并与实验结果进行对比,以期可以通过合理的模型对其直径进行预测,并为最终人为控制爆轰法制备纳米氧化物颗粒直径的大小奠定基础。     

气相爆轰数值分析及碳与碳包铁纳米材料合成

从理论上分析了气相爆轰反应中爆轰产物组分与形成稳定爆轰的条件。通过以氧气与苯、氧气与溶有二茂铁的苯为原料,用气相爆轰形式制备了碳纳米材料与碳包铁纳米颗粒。爆炸产物经XRD与TEM表征发现,碳纳米材料呈球或准球状,颗粒尺寸在10~30 nm,分散性较差。团簇区主要以无定型碳为主,分散区有少量洋葱状富勒烯。游离态碳与铁物质的量比对碳包铁的形貌结构有影响,其比值在10~28时,碳包铁纳米颗粒呈球状,核/壳结构明显,分散性较好;大于50时,其形貌结构发生变化,部分碳以片状结构存在。     

水的状态方程对水下爆炸影响的研究

该文从Mie-Grüneisen方程出发推导了一般形式的水状态方程,并归纳了水的常用状态方程。通过与推导的状态方程作比较,获得了归纳的各状态方程的冲击Hugoniot压力关系和Grüneisen系数。将各状态方程的Hugoniot关系与LASL提供的实验数据进行了比较,分析了Grüneisen系数对冲击波后声速影响,根据比较和分析的结果可以最终确定水的各状态方程的使用范围。此外,根据推导的冲击波后声速的关系式可以确定冲击波后声速的上下限。而后,依照各状态方程的使用范围,采用一维非均熵流的特征线程序分别对各状态方程的TNT球型装药的水下爆炸问题进行数值计算。根据计算结果,绘制了各状态方程的冲击波峰值压力与比例距离(R/R0)的关系曲线,比较了各状态方程的冲击波峰值压力的关系,分析了计算误差的产生原因。     

冷爆炸压实中纳米陶瓷粉末摩擦传热研究

对纳米陶瓷颗粒在爆炸冲击波作用下的受力特点进行了分析,利用准静态弹性力学方法研究了颗粒间的冲击摩擦力大小,并利用热传导的尺寸效应和冲击摩擦的强瞬态性(忽略传热的边界散射影响),研究了摩擦引起的颗粒内部温度变化和温度场分布.ITO纳米陶瓷粉末参数的计算分析表明,冷爆炸压实中纳米陶瓷粉末颗粒间很难形成摩擦焊接.要提高纳米陶瓷粉末爆炸压实后的结合强度,必须加强陶瓷颗粒在压实过程中的烧结行为,建议在纳米陶瓷粉末的爆炸压实中采取预热爆炸压实的工艺路线.     

球形装药水下爆炸近场测量的连续探针法研究

为了在水下爆炸的单次试验中连续获得炸药爆轰波和近场冲击波的时程曲线,研制了一种压导式连续电阻丝探针,并基于此设计了球形装药水下爆炸测试系统。采用粉状黑索今（RDX）炸药进行120 mm直径的球形装药水下爆炸试验,测量获得了多组爆轰波-冲击波时程曲线。通过对爆轰波段数据进行拟合得到了待测RDX炸药的爆速,利用冲击波段数据计算得到了炸药爆压、绝热指数以及水中冲击波的衰减规律,并与康姆莱特半经验公式和数值模拟结果进行了对比。结果表明：运用新型电阻丝探针测得的RDX炸药参数与理论值相比,爆速、爆压和绝热指数的相对误差分别小于3%、5%和2%;模拟得到的近场冲击波峰压和速度曲线与试验结果基本吻合,最大误差不超过10%.     

水下爆炸实验法在工业炸药JWL状态方程测定中的应用研究

为了方便可靠地测定工业炸药爆轰产物的JWL状态方程,基于压导式连续电阻丝探针设计柱形装药的水下爆炸斜冲击波测量系统,对工业改性铵油炸药(ANFO)进行3组水下爆炸实验,获得其爆轰波-冲击波时程曲线;通过对二维定常流场柱形装药水下爆炸的分析,得到斜冲击波阵面的轨迹,并求解出炸药的爆压、绝热指数、水气界面夹角等参数。以水中斜冲击波阵面和水气界面夹角的实验和模拟结果作为比较对象,通过调整Autodyn有限元分析程序中的JWL方程参数,最终测定出ANFO的JWL状态方程参数。模拟结果与实验结果一致性好,其中斜冲击波波阵面的误差均小于±5%,水气界面夹角的误差在±3%以内,表明所述水下爆炸实验对于大尺度工业炸药的JWL方程参数测定合理可靠。     

氧气含量比变化对气相爆轰合成纳米二氧化钛的影响

以氢气和氧气作为爆炸源,四氯化钛作为前躯体气相爆轰制备纳米二氧化钛是一种新兴的纳米氧化物制备方法。通过X射线衍射(XRD)分析其晶相组成,并通过透射电镜(TEM)观察了产物颗粒的大小和形貌,总结了氧气含量对产物的影响。结果表明,在一定条件下产生了金红石相和锐钛矿相的混合晶。随着氧气含量的增加,混合物中锐钛矿相的相对含量变大,但是,氧气含量足够时,生成的是中间产物和金红石相的混合粉体。颗粒呈球形(或类球形),颗粒尺寸变大(80～100nm),分散性变好,颗粒变得更均匀。     

爆炸焊接界面产生非晶相的理论解释

从非晶相形成的特点出发，针对爆炸焊传热的特性提出用1种焊接界面温度场模型来解释焊接界面非晶相的形成，结果表明模型能很好的解释非晶相的原因。     

气相爆轰压力及环境温度对制备纳米TiO2粉末的影响

采用气相爆轰方法制备出金红石和锐钛矿相混合晶型的纳米二氧化钛粉末,并用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)等表征手法,研究了环境温度变化对其晶粒尺寸和晶相结构的影响.结果表明,随着环境温度的升高,所生成的二氧化钛颗粒的尺度变大,产物中金红石相含量增加,锐钛矿相含量减少.通过测定爆轰压力的变化,得出了反应发生爆燃转爆轰的过程中.