多层含能薄膜的制备及性能表征

本文通过设计硼钛多层复合薄膜结构来提高桥箔的点火能力.利用磁控溅射法交替沉积钛和硼制备多层含能薄膜,单层厚度分别为230 nm和250 nm.对含能薄膜进行X射线衍射图谱测试,结果显示其成分为Ti和B单质状态,并采用HS4540MX12高速运动记录系统记录含能薄膜点火过程,结果表明火花溅射距离可达到30 mm左右.可以推断多层含能薄膜用于制作桥膜可提高火工品的点火能力.     

图形反转剥离工艺用于复合含能点火桥膜的制备

为了制备高点火能力的复合含能桥膜,对图形反转剥离工艺进行研究,发现其倒梯形的光刻胶剖面有利于制备高精度的厚膜图形。以Ti为过渡层,在Si3N4/Si基底上成功制备出线宽80μm、厚度2μm的W型Ni/Al多层复合含能桥膜,形状完整清晰;SEM和EDS分析表明,桥膜表面晶粒均匀,成分稳定。采用高速摄影仪分别拍摄了等尺寸、等厚度的Al桥膜、Ni桥膜和Ni/Al复合桥膜在100μF电容(140V充电电压)放电下的无药点火情况,发现Ni/Al复合桥膜反应迅速,火焰喷射面积更大,并能抛撒出大量火花,且持续时间最长。     

火工品用复合半导体桥技术的研究与发展

具有低发火能量、高瞬发度、高安全性以及比多晶硅半导体桥更高的能量输出优异性能的复合半导体桥(SCB)点火起爆装置(EED),是一类采用现代微电子工艺,由反应材料与半导体桥相结合的新型点火产品。从理论、结构、性能不同角度,综述了复合半导体桥EED的研究进展与优缺点。为增大SCB点火性能提供可行的依据和参考,对比分析了多层复合膜点火桥的结构特点、反应材料、发火条件、输出性能。认为多层复合SCB是多晶硅半导体桥的理想改进产品,具有更广泛的应用范围和前景。      

纳米Al-CuO/氧化石墨烯含能点火桥膜的制备与电爆性能研究

首先通过静电自组装将Al和CuO纳米粒子均匀负载在GO片层上,得到纳米Al-CuO/GO复合含能材料最佳制备工艺;再利用电泳沉积法在硅基底的Cu桥膜上制备Al-CuO/GO含能点火桥膜;最后,以电容放电的激发方式,开展了纳米Al-CuO/GO含能点火桥膜的电爆性能研究。结果表明:在相同能量激发下,纳米Al-CuO/GO含能桥膜的电爆时间更短、能量利用率更高、释放能量更高。     

Al/CuO含能薄膜换能芯片薄膜反应的模拟分析

为了探究含能薄膜在换能元火工品点火过程中的点燃机制,建立Al/CuO含能薄膜换能芯片结构的傅里叶传热模型,利用COMSOL仿真软件对不同电压或电容条件下含能薄膜换能芯片的点火过程进行数值模拟,对比分析电容或电压对含能薄膜温升曲线的影响。仿真结果表明：提高电压或电容使得含能薄膜温升曲线峰值增高或延长,两者都能扩大薄膜反应区域;电容与电压增大或减小均影响半导体桥对含能薄膜的传热效率,导致含能薄膜的温升曲线相对于半导体桥具有滞后性与相似性。     

球形含能结构材料弹体超高速撞击多层薄钢靶的毁伤特性

为研究含能结构材料对多层薄钢靶的超高速毁伤特性,利用二级轻气炮开展了PTFE/Al基和Al基全金属两种含能结构材料超高速撞击多层钢靶的典型毁伤模式研究,得到了材料类型和侵彻速度对毁伤效应的影响。研究结果表明,相比于惰性金属材料,两种含能结构材料对多层薄钢靶均具有明显的靶后横向毁伤增强效应,能够对第二层靶板产生大破孔的毁伤效果,破孔孔径可达弹径的4倍以上。基于AUTODYN数值仿真软件开展了含能结构材料参数有效性验证和含能弹体不同侵彻速度下毁伤效果的数值仿真,结果显示J-C强度模型联合Lee-Tarver三项式点火反应模型和J-C强度模型联合Shock状态方程分别能够较好地描述PTFE/Al基和Al基全金属含能结构材料对多层薄钢靶的破孔毁伤特性。此外,材料释能机制的差异使得提高侵彻速度对提升PTFE/Al基含能结构材料的毁伤效果的作用有限,但能够明显提升Al基全金属含能结构材料对多层钢靶板的毁伤效果。     

(B/Ti)_n/TaN薄膜点火桥的制备及点火性能

利用磁控溅射与微细加工技术,将B/Ti多层膜沉积在TaN模桥制备了(B/Ti)n/TaN薄膜点火桥(膜桥),其中TaN膜桥的尺寸为80m×40m×2m,B/Ti多层膜尺寸为4mm×4mm,层数为40层,第一层B厚度400nm,其后每层B或Ti厚度为200nm,总μμμ厚度约8m。用电压40V、电容47F的钽电容对样品进行发火性能测试。结果表明:TaN膜桥的点火延迟时间为85s、点火输μμμ入能量15mJ、爆炸温度2500~3500K、火焰持续时间0.15ms左右、炸药持续高度5mm左右,而(B/Ti)n/TaN膜桥的点火延迟时间为37s、点火输入能量6mJ、爆炸温度4000~8500K、火焰持续时间大于0.25ms、火焰持续高度10mm以上。在点火桥上沉积B/Tiμ多层膜可降低点火延迟时间和点火输入能量,有效提升火工品的点火性能。     

多晶硅与Al/CuO复合薄膜集成的含能点火器件的点火性能

为研究多晶硅桥型与尺寸对Al/Cu O含能点火器件点火性能的影响规律,用多晶硅和Al/Cu O复合薄膜集成制备了6种不同形状和尺寸的含能点火器件,采用尼亚D-最优感度试验法测试了四种尺寸、两种桥形共6种类型(S、M、Lr、Lv、Hr、Hv)点火器件的点火感度。探索了临界爆发电压,得到了点火时间随激励电压的变化规律。采用感度实验和点火实验对比研究了多晶硅点火器件和含能点火器件的点火性能。结果表明,含能点火器件的感度与点火时间随桥膜体积的增大而减小。V形桥膜有助于降低作用时间与作用所需能量。Lv型含能点火器件感度为8.19 V,标准偏差0.14,均低于Lv型多晶硅点火器件(8.70 V、0.53)。Lv型含能点火器件14 V时的点火时间(52.85μs)比多晶硅点火器件点火时间(109.12μs)短,且该差值随激励能量升高而降低。     

低能SCB装置桥／药剂界面的优化

对发火能量低于100μL的SCB装置进行了讨论。就SCB桥本身而言，需要通过较小的桥尺寸来实现其低能性能。在SCB桥的质量和体积可比较的情况下，不同厚度的桥的电特性虽然有所差异，它们的性能却基本上是一样的。然而对于利用SCB来进行点火的含能材料来说，桥厚度的不同所带来的差异却非同小可。研究发现．桥厚度与药剂颗粒大小的比率要比桥面积与药剂颗粒大小的比率重要得多。文章对球磨BNCP在低压药压力下用于SCB点火的可靠性进行了介绍。对于颗粒尺寸大于球磨BNCP的重结晶BNCP来说，必须要在较高的压药压力下才能实现低能SCB点火。文章还对诸如叠氮化铅以及DXN-1等其它起爆药的颗粒尺寸效应作了介绍。选用合适的起爆药，尤其要注意选择合适的起爆药颗粒尺寸，SCB的点火就会非常可靠，并可利用SCB桥自身的全发火水平进行调整。总而言之，在对SCB桥／药剂界面进行优化后，可以肯定的是，只要有足够的能量来产生SCB等离子体，含能材料就会发火。     

铝-氧化铜可反应性桥膜的制备及表征

采用磁控溅射技术在衬底基片上制备了Al-CuO复合桥膜。利用扫描电镜、X射线衍射对复合桥膜的微观形貌和晶相结构进行了表征。采用恒压电源对复合桥膜进行了通电点火实验,通过对比Al桥膜和Al-CuO复合桥膜的电流变化曲线、对桥膜点火后的晶相结构进行XRD分析、利用高速摄影仪观察复合桥膜的点火过程,从而对复合桥膜的化学反应性能进行了表征。结果表明,复合桥膜具有分层结构,Al膜和CuO膜皆由均匀、近似球状的纳米晶粒构成,Al-CuO复合桥膜在通电后发生了氧化还原反应。     

NiTi形状记忆合金表面氧化膜的成分和结构

用AES和XPS研究了NiTi合金表面氧化膜的成分和结构.结果表明,NiTi合金表面主要元素有C、O、Ti、Ni等;氧化膜的最外层由TiO2和TiO及少量的Ni组成,TiO和TiO2的相对含量分别为 30.32%,69.68%;表面氧化膜下存在一层富Ni层.随表面距离的增加,TiO2和TiO的含量逐渐减少,Ti的含量增加,而Ni一直没有价态的变化.     

PTFE/Al反应多层膜的制备及力学性能

以铝(Al)为可燃物质,聚四氟乙烯(PTFE)为氧化剂,利用射频磁控溅射法制备了不同厚度,交替沉积的PTFE/Al反应多层膜。采用原子力显微镜(AFM)、X-射线衍射仪(XRD)研究了溅射功率对薄膜表面形貌的影响规律,得到了PTFE/Al反应多层膜适宜的制备工艺,利用纳米压痕仪研究了PTFE/Al反应多层膜的力学性能。结果表明,当射频溅射功率分别为50 W和150 W时,制得的PTFE薄膜和Al薄膜的平均粗糙度与均方根粗糙度均较低。当PTFE/Al反应多层膜总厚度约为300 nm时,与相同厚度的纯PTFE膜和纯Al膜相比,PTFE/Al反应多层膜具有较高的硬度和弹性模量,分别为5.8 GPa和120.0 GPa。     

Al/Ni和Al/Ti纳米多层薄膜制备与表征

用磁控溅射法制备了Al/Ni、Al/Ti纳米多层薄膜。用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、原子力显微镜(AFM)和X-射线衍射仪(XRD)对其进行了结构表征和成分分析。用差示扫描量热法(DSC)测定了纳米多层薄膜的反应放热量。结果表明: 工作压力为0.4 Pa,Al、Ni、Ti溅射功率分别为200,220,180 W条件下制备的Al/Ni、Al/Ti多层薄膜表面均匀致密,无尖锐峰,层状结构分明,组成成分分别为Al、Ni和Al、Ti单质状态; Al/Ni、Al/Ti多层薄膜放热量分别为1134.64,918.36 J·g-1,达到理论值的82.2%, 80.7%。     

三种起爆药抗高加速度过载能力及受力模型

采用霍普金森杆装置研究了叠氮化铅(LA)、斯蒂芬酸铅(LTNR)、高氯酸.四氨.双(5-硝基四唑)合钴(Ⅲ)(BNCP)三种起爆药抗高加速度过载的能力,提出了50 MPa压制起爆药柱加速度过载下的受力模型。研究表明,LA、BNCP、LTNR药柱抗加速度过载的临界值分别为5000,5000,10000 g,起爆药药柱先经过短历时的弹性变形后发生脆性断裂,整体具有弹脆性的特征。     

BNCP驱动飞片实验测试及数值模拟

为了研究BNCP驱动飞片的能力,采用光纤位移干涉仪(DISAR)对其速度进行了测试,获得了速度成长曲线.测试结果显示:当BNCP在1.645g/cm3和1.623 g/cm3密度下驱动0.1 mm厚的钛飞片时,飞片速度分别可达3400m/s和3 300m/s左右.同时,通过VLW状态方程程序计算了BNCP的等熵膨胀数据,拟合出其JWL状态方程参数.将JWL状态方程参数运用于软件LS-DYNA中,对BNCP驱动飞片进行数值模拟.结果显示数值模拟与实验曲线基本一致.     

TiAlN/Ti多元复合涂层的截面透射电镜研究

成功制备了多弧离子镀 Ti Al N/Ti多元复合涂层的截面透射试样 ,并分别用 TEM和 EDS等手段研究了涂层的组织结构和界面结构。结果表明 ,多晶 (Ti,Al) N相是 Ti Al N的主要组成相 ,过渡 Ti层呈现多晶 α- Ti结构。研究发现 ,在 Ti Al N- Ti过渡层界面、Ti过渡层 - HSS基体界面分别存在一个薄的中间层 ,通过衍射和 EDS分析认为前者是 Ti2 Al N相 ,而后者则是 Fe Ti界面相 ,用 XTEM还观察到 Fe Ti相与基体 M'之间的位相关系     

热压制备Ti3SiC2/MgAl2O4复合材料及其性能研究

采用反应热压烧结法制备Ti3SiC2/MgAl2O4复合材料,研究MgAl2O4含量对该复合材料致密化程度、显微结构以及力学性能的影响。结果表明:MgAl2O4和Ti3SiC2两相之间具有很好的化学相容性;MgAl2O4的引入对该复合材料的烧结致密度影响不明显;MgAl2O4晶粒镶嵌在Ti3SiC2晶粒的层片之间,相互穿错搭接,可以有效地阻止裂纹的扩展;适当的MgAl2O4可以改善复合材料的力学性能,当MgAl2O4的质量分数为20%时,其抗弯强度达到421.4 MPa,当MgAl2O4的质量分数为10%时,其断裂韧性达到4.27 MPa.m1/2。     

基于B/S的武器装备远程保障系统

基于B/S模式的武器装备远程保障系统,采用多层分布结构,包括数据采集及处理、状态监控、信息服务、远程故障诊断、网络通讯、数据库及管理等子系统.系统采用三级防范措施,首先对数据库应用系统进行安全防护,其次是运用网络防火墙提高安全性,最后采用入侵检测系统保证系统安全.     

Ar~+混合Fe/Y多层膜的磁性变化

研究了 Ar+混合 Fe/ Y多层膜引起的磁性变化 ,结果表明 :短周期膜沉积态呈顺磁性 ,随注入剂量增加 ,膜由顺磁向铁磁转变 ,磁化强度 Ms和矫顽力 Hc也相应增大。长周期膜沉积态呈铁磁性 ,注入过程中铁磁性无明显变化 ,饱和磁化强度 Ms随注入剂量增加而减小 ,但矫顽力 Hc却不断增加     

新一代起爆药设计与合成研究进展

高氮杂环化合物是火工品新一代起爆药,表现出优异起爆点火性能,可替代现役叠氮化铅、斯蒂芬酸铅,同时满足绿色环保要求。研究关键技术是高氮杂环中间体或配体、高氮杂环配位化合物及其系列盐设计与合成。新一代起爆药主要配体是5-硝基四唑(5-NT)、5-肼基四唑(5-HT)、1,5-二氨基四唑(1,5-DAT)及三唑类,它们具有芳香性,生成热高、氮含量达61%～85%,可以设计成配阳离子、配阴离子和盐3类高能钝感起爆药。高氯酸.四氨.双(5-硝基四唑)合钴(Ⅲ)(BNCP)已应用于激光、半导体桥(SCB)等先进火工品。5-NT配体的Ni/Cu/ZnBNCP同系物、DAT铜、铁、钴、镍配阳离子起爆药、5-NT亚铁及铜、钴、镍配阴离子起爆药、肼基四唑三唑Hg、Cu、Co、Ni、Cd盐类起爆药、DTA硝酸、高氯酸盐类起爆药均是国外新一代起爆药研究重点。其典型起爆药有:[CuⅡ(DAT)5(NO3)]NO3、(NH4)2[FeⅡ(NT)4(H2O)2]、(NH4)2[CuⅡ(NT)4(H2O)2]。