固化温度及固化剂种类对模拟PBX浇注炸药力学性能的影响

测试了端羟基聚丁二烯-异佛尔酮二异氰酸酯-三苯基铋（HTPB-IPDI-TPB）和端羟基聚丁二烯-六亚甲基二异氰酸酯三聚体-亚乙基二胺（HTPB-HDI-trimer-DABCO）两种黏结剂在不同固化温度下对模拟PBX浇注炸药的力学性能的影响。实验结果表明,随着固化温度的升高,HTPB-IPDI-TPB和HTPB-HDI-trimer-DABCO制备的模拟PBX浇注炸药药柱的力学性能增强。固化剂IPDI和HDI-trimer对药柱的机械性能有较大影响,与含IPDI炸药相比,含HDI-trimer的炸药药柱的剪切强度在35 ℃增大50.27%,45 ℃增大34.30%,55 ℃增大44.83%;抗拉强度在35 ℃降低82.66%,45 ℃降低78.73%,55 ℃降低82.22%;抗压强度在35 ℃增大54.85%,45 ℃增大45.25%,55 ℃增大53.38%。HDI-trimer形成三维网状结构降低了药柱的抗拉强度。     

浇注 PBX 固化温度场的数值模拟

为了使浇注塑料黏结炸药(PBX)具有均匀的固化温度场,采用COMSOL Multiphysics软件和Fourier数学模型,分别模拟研究了模具尺寸、烘箱与PBX间的温差、PBX固化速率等因素对PBX温度场分布的影响。结果表明:药浆温度低于烘箱温度时,浇注PBX内的温度场呈现由外向里递减的趋势。60 mm×240 mm、100 mm×240 mm、200 mm×240 mm和200 mm×1 000 mm,壁厚都为5 mm的模具,从25℃升至60℃的过程中,模具边缘和中心点的最大温差可分别达到3.22、6.66、10.49℃和13.08℃。200 mm×1 000 mm,壁厚为5 mm的模具分别从0、25、40、50℃升至60℃时,模具边缘和中心点的最大温差可分别达到17.56、13.08、7.02℃和3.36℃。药浆温度与烘箱温度相同时,模具边缘温度最小,中心温度最高,此时影响温度场梯度的主要因素为药浆固化速率的大小。当药浆和烘箱间存在温差,可通过减小模具尺寸、降低浇注PBX内的温度梯度,且浇注PBX的固化尽量采取药浆与烘箱温度一致的固化工艺,此时选择固化速率较小的药浆可实现PBX内的温度基本一致。     

小组分对热固性浇注 PBX 性能的影响?

通过对比热固性浇注PBX的渗油性、力学强度,探讨了配方中增塑剂、固化剂、键合剂等小组分对热固性浇注PBX炸药性能的影响。试验结果表明:增塑比增加,渗油率增加,试样力学强度降低;固化参数减小,力学强度降低,在固化参数小于0.8时渗油率明显增加;外加0.3%(质量分数)的键合剂可改善试样渗油率,并可明显增加试样力学强度,减少颗粒脱黏。     

热固性浇注 PBX 力学行为的影响因素探讨

利用拉伸实验、压缩实验、巴西实验对浇注黏结炸药（PBX）的力学行为进行了研究,探讨了影响浇注PBX 力学行为的因素。实验结果表明,浇注 PBX 的力学行为分为脆性断裂和延性断裂两种形式;在固化阶段的不同时间点浇注 PBX 的力学行为不同,当固化度为70％--80％时,浇注 PBX 表现出延性断裂的特征;当浇注 PBX 的固化度在80％以上时,药柱的力学行为受到固化温度和胶黏剂分子量等的影响。对于含有同一分子量端羟基聚丁二烯（HTPB）的浇注 PBX,固化温度越高,其力学行为越趋近于脆性断裂特征;经同一固化温度后,HTPB分子量越小,浇注 PBX 的力学行为越趋近于脆性断裂的特征。对产生上述现象的原因进行了分析。     

利用分离式Hopkinson压杆技术研究浇注 PBX炸药的老化性能

利用分离式霍普金森压杆（SHPB）技术研究了HTPB/AP基浇注PBX炸药70 ℃下的老化性能和在不同应变率、不同老化时间、不同温度下的动态力学性能;同时,运用扫描电子显微镜分析了炸药在高应变力下的微观损伤结构。结果表明,高应变率下的应力应变大于低应变率下,应力应变具有应变率效应;随着老化时间的增加,高温试验条件下,浇注PBX炸药的失效应变从0.364减小到0.343,失效应变逐渐减小;低温试验条件下,浇注PBX炸药的失效应变在0到56 d时从0.32增加到0.34,之后基本保持不变。同时,微观、宏观损伤模式表明,界面脱黏和晶粒破碎两种损伤模式并存,应变率越高,晶粒的破碎作用越明显。     

被动围压下浇注PBX炸药的动态力学性能研究

为获取一种浇注PBX炸药在被动围压加载下的动态力学性能,采用基于分离式霍普金森杆系统的被动围压试验装置开展了不同应变率(200、600 s^-1)下该浇注PBX炸药的力学性能测试,并通过改变围压管壁厚（4、10 mm）分析了围压应力对试样轴向应力的影响。结果表明:随着应变率和围压管壁厚的增加,被动围压下浇注PBX炸药的轴向应力（给定轴向应变）和围压应力（给定轴向应力）均呈增大趋势;且轴向应力随围压应力的增加呈指数增加。拟合得到被动围压下屈服点轴向应力与约束比之间的函数关系,与试验结果吻合良好。     

典型浇注PBX炸药的准静态压缩力学行为

采用定应变压缩试验研究了准静态压缩条件下浇注PBX炸药(浇注型高聚物黏结炸药)的力学行为,测试了典型浇注炸药PBX-1在损伤前、后的性能,获得了炸药的真应力-应变曲线。试验结果表明,浇注PBX炸药在准静态压缩条件下的力学行为分为接触压缩、弹性变形、损伤破坏和应变软化4个阶段。在压缩应变不超过损伤应变时,PBX-1炸药主要以弹性变形为主,屈服强度和屈服应变没有发生明显改变;在压缩应变超过损伤应变后,炸药中黏结剂断裂,颗粒脱黏,发生塑性变形。压缩应变增加至8%后,PBX-1炸药密度降低,残余应变增大;PBX-1炸药的屈服强度为0.6 MPa,屈服应变为10.6%,损伤应变为8%,炸药的损伤应变可以作为强度校核的依据。     

环氧树脂浇注体在平面应力状态下的变形和强度

环氧树脂是纤维增强塑料(FRP)的主要基体材料,它在FRP中处于复杂应力状态。本文的研究内容:1.建立环氧树脂浇注体在平面应力状态下线性受力阶段的应力应变关系式。2.对环氧树脂浇注体薄壁园管试件,在平面应力状态下的六种主应力比(1:0;1:0.5;1:0.96;1:-1;1-0.38;1:-0.155)分别进行了复合应力试验。从这六个试验的共同破坏原因分析,得出了这类材料在平面应力状态下,当其二个主应力均为拉应力,或一个为拉应力,另一个为不大于拉应力值的压应力时,可以应用最大拉应力强度理论。      

浇注型PBX混合工艺参数优化

为消除高聚物黏结炸药(PBX)中的低密度缺陷,采用正交试验法和单因素分析法设计了工艺试验,研究了捏合时间、捏合温度、转速、药浆静置时间4个混合工艺参数对热塑性高聚物黏结炸药均匀性的影响。结果表明:黏结剂分布不均匀,在CT检测中表现为低密度点,在剖面试验中表现为黏结剂胶团,胶团与炸药之间逐渐过渡,没有明显的界面;药浆静置时间是影响黏结剂分布的主要因素,其次是捏合机转速;当温度80~90℃、捏合时间60~180 min时,捏合温度和捏合时间是次要因素;确定最佳工艺参数为:捏合温度85℃,捏合时间120 min,转速30 r/min,静置时间60~120 min,试验验证了参数的有效性。     

SiC凝胶浇注成型:不同引发剂引发浆料固化

研究了SiC凝胶浇注成型工艺中,不同引发体系引发浆料固化过程的流变特性,发现SiC粉体对丙烯酰胺(AM)自由基聚合存在阻聚作用.引发剂体系分别为过硫酸铵(APS)、过硫酸铵-四甲基乙二胺(APS-TEMED)氧化还原体系和2,2-偶氮[2-(2-咪唑啉2-基)丙烷]盐酸盐(AZIP·2HCl).3种引发剂引发的浆料固化过程中均存在阻聚作用.AZIP·2HCl引发时,阻聚作用尤为明显,浆料在120min内不能完全固化.烧结助剂的加入可降低阻聚作用对浆料固化的影响,但浆料仍需较长的时间才能完全固化.煅烧处理可消除粉体的阻聚作用,表明粉体表面的不明有机物可能是阻聚作用的原因.对比3种引发体系引发浆料固化过程的流变曲线,得出APS-TEMED是SiC凝胶浇注成型的理想引发体系的结论.     

不同固化剂对MWNTs/EP复合材料导电性能的影响

采用己二胺和丙烯酰胺为原料,利用迈克尔加成反应合成了一种脂肪族胺类固化剂B,并用它与添加了多壁碳纳米管(MWNTs)的环氧树脂固化制备了B/MWNTs/环氧复合材料.利用傅立叶红外光谱、Novocontral宽频介电谱测试仪对合成固化剂B的结构及复合材料的介电性能进行了表征,并从电导、介电常数、损耗3个方面与常用固化剂DDS/MWNTs/环氧复合材料的性能进行了比较和理论分析.结果表明,固化剂种类对MWNTs/EP复合材料的电性能有较大的影响,使用含有导电π键的DDS作为固化剂要比长碳链的胺类固化剂B更容易达到逾渗点,即使添加少量MWNTs就可以达到好的电性能.     

残余应力对涂覆Al2O3涂层的ZrO2陶瓷的强度和裂纹扩展阻力的影响

本研究在ZrO₂基体表面涂覆一薄层Al₂O₃涂层, 利用基体与涂层之间热膨胀系数不匹配, 在Al₂O₃-ZrO₂预应力陶瓷(简称A_CZ_S预应力陶瓷)表层引入压应力。采用维氏压痕法评价残余应力对A_CZ_S预应力陶瓷的表层和基体中裂纹扩展阻力的影响。理论分析结合实验结果表明: 表层的压应力使得A_CZ_S预应力陶瓷的裂纹扩展阻力增大, 最终导致强度和损伤容限提高; 且A_CZ_S预应力陶瓷表层的压应力和裂纹扩展阻力随着基体截面积与涂层截面积比值的增加而增大。当ZrO₂基体表层的Al₂O₃涂层厚度为40 μm时, 表层压应力使A_CZ_S预应力陶瓷的弯曲强度达到(1207±20) MPa, 相比于同种工艺下制备的ZrO₂陶瓷强度提高了32%, 同时也是Al₂O₃强度的3倍。此外, A_CZ_S预应力陶瓷也表现出很好的抗热震性能。     

Ⅲ级粉煤灰掺量、细度对水泥强度发展的影响

为了开发和应用数量大、成分复杂、均匀性差且活性低的Ⅲ级粉煤灰,本文中通过对Ⅲ级粉煤灰的粉磨处理,研究了Ⅲ级粉煤灰的掺量、细度对硅酸盐水泥、普通水泥强度发展的影响。结果表明,为了更好地发挥粉煤灰的活性,Ⅲ级粉煤灰在配制硅酸盐水泥、普通水泥时存在一个合理的粉磨细度和适宜的掺量,当粉煤灰的掺量小于5%时,细度应控制在500m2/kg左右;当掺量为10%￣15%时,细应为600m2/kg左右。