硼粒子的表面包覆及其性能分析

介绍了硼粒子表面包覆的实验方法及包覆硼粉的性能分析，适合于用高氯酸铵（ＡＰ），高氯酸钾（ＫＰ），氟化锂（ＬｉＦ）叠氮化钠（ＮａＮ３）包覆硼粉的实验方法有重结晶法，中和沉积法和相分离法，为表征表面包覆对硼粉性能的影响，对硼粉的酸度，粘度，热化学特性及点火性能作了具体分析，并得出了有关结论。     

包覆层厚度对包覆火药燃烧和弹道性能的影响

分析了包覆炎药装药的原理，研究了火药包覆层厚度对火药燃烧和弹道性能的影响，得出了一些对包覆火药装药技术有重要意义的结论     

LiF包覆对硼粉热氧化特性的影响

为考察LiF包覆对硼粉热氧化特性的影响,采用DSC-TG技术对LiF包覆硼(BLiF)进行热分析试验。制备了含BLiF的推进剂样品。采用氧弹量热计测试其爆热和热值。考察了BLiF对推进剂一次、二次燃烧过程中能量释放特性的影响。结果表明:与无定形硼相比,BLiF在599℃存在快速氧化反应,有39.9%(质量百分数)的B参与了B/O反应。含BLiF的推进剂使一次能量释放效率和二次能量释放效率明显提高,硼的燃烧效率从65.48%提高到81.57%。这是由高温下LiF通过吸热反应消耗硼粉表面B2O3氧化层,加速B/O反应所引起的。     

包覆及团聚对硼燃烧的影响

采用DTA-TG研究了包覆材料AP、LiF对硼颗粒热氧化特性的影响。并通过氧弹式量热计测试了不同粒度团聚硼的燃烧热及含硼富燃料推进剂的爆热,研究了包覆材料AP、LiF以及团聚硼颗粒粒度与团聚硼燃烧热和推进剂爆热之间的关系。结果表明,AP有利于提高硼的氧化程度,LiF可显著降低硼的氧化温度。包覆材料可显著改善了硼颗粒的燃烧性能,利于团聚硼颗粒及推进剂能量的释放,且小粒度的团聚硼有利于硼的燃烧。     

AP包覆超细硼粉的改进方法

采用沉积法,以甲醇、丙酮为溶剂,AP为主要原料,对超细硼粉进行包覆。研究了溶剂、蒸发速率及氨基硅烷偶联剂对包覆效果的影响,并采用红外光谱、热分析、原子力显微镜、透射电镜等手段分析了包覆效果。结果表明,最佳的蒸发速率为10g.h-1;包覆前先对硼粉进行硅烷偶联剂预处理,会使硼粉的表面沉积更均匀,包覆效果更好;包覆后硼粒子表面规整,而且外表面存在较明显的包覆层。     

硼复合粒子的制备及其性能表征

通过溶剂蒸发、相转移、溶剂/非溶剂等方法,用LiF、AP、纳米铝粉三种物质包覆硼微粒,制得不同的硼复合粒子及推进剂试验样。采用IR、SEM、DTA、TG等手段对复合粒子性能进行了表征。结果表明,硼复合粒子的表面状况有了一定的改善,硼复合粒子与AP混合物的表观分解热从-19.7J·g-1增加到1799.1J·g-1,热失重从52%提高到69.02%;相对于纯硼粉的推进剂,硼复合粒子的推进剂的表观分解热最高提高了12.6%。     

氧化剂包覆硼颗粒对硼基推进剂点火燃烧特性的影响

选取高氯酸铵(AP)、硝酸铵(AN)、硝基胍(NQ)、奥克托今(HMX)4种氧化剂,采用重结晶法包覆硼(B)颗粒,制取了相应的B基推进剂样品。利用热重-差示扫描量热及激光点火试验系统研究了不同氧化剂包覆对B基推进剂点火燃烧特性的影响,设置机械混合样品作为对照组。结果表明,AP的包覆会使样品发生低温急剧燃烧,从而促进硼颗粒的低温氧化,有效缩短样品的点火延迟时间至330 ms。与机械混合样品进行对照发现,包覆是产生低温急剧燃烧现象的重要原因。AN包覆的B基推进剂样品具有更低的起始反应温度,为327.6℃,但其整体放热性能较差,平均燃烧温度仅为642.8℃。NQ、HMX的包覆能有效提高B基推进剂的燃烧强度,缩短燃烧时间。其中,NQ有利于提高燃烧强度的峰值;而HMX则更有利于整体燃烧强度的提升,其包覆使B基推进剂燃烧时间缩短为2750 ms,平均燃烧温度达到845.5℃,放热量提高至9968 J·g~(-1)。     

硼/铅丹烟火药剂燃烧性能的研究

本文测定了不同配比的硼,铅丹烟火药剂的燃速、燃烧反应热等参数,通过差热分析、X射线衍射分析等方法,对其燃烧性能进行了研究并对产生差异的原因进行了讨论。结果表明：硼粉质量分数达3．0％以上时,易发火,点火能力较强,趋近于1．0％时点火能力明显减弱。     

硼含量对燃料空气炸药爆炸性能影响的试验研究

为了解硼含量对燃料空气炸药爆炸性能的影响规律,将硼粉和铝粉作为高能金属燃料混合添加到燃料空气炸药（配方体系为铝/硼/环氧丙烷/石油醚/硝酸异丙酯）中,采用静爆试验法,对含硼量不同的燃料空气炸药爆炸超压、冲量及热效应进行研究。研究结果表明：随着燃料空气炸药中硼含量的增加,炸药的冲击波超压、超压冲量和热效应均先增大、后减小;当硼含量为12.5%时,炸药的地面冲击波超压冲量为112.51 KPa·s,比含铝样品高6.16%,空中冲击波超压冲量为63.42 KPa·s,比含铝样品高5.16%;当硼含量为12.5%时,最高爆炸温度是1 650 ℃,比含铝样品提高20 ℃,最大热辐射量为68.266 kJ/m²,比含铝样品的最大热辐射量提高约7.14%. 在含铝燃料空气炸药中添加少量硼粉,可以提高炸药的整体能量水平。     

氟橡胶包覆层对纳米铝粉性能的影响研究

氟橡胶包覆改性纳米铝粉是近年来含能材料领域的研究热点。为了获得包覆层对纳米铝粉性能的影响规律,将电爆法制备的铝粉包覆5%、10%、15%3种不同含量的氟橡胶,并引入钝化纳米铝粉进行对比研究。利用扫描电镜、透射电镜、物理吸附分析仪、X射线光电子能谱仪及同步热分析仪表征改性前后纳米铝粉的表观形貌、包覆层厚度、比表面积、表面元素价态以及热响应行为,测定活性铝含量和燃烧热。结果表明：改性纳米铝粉形貌规整、粒径分布均匀,比表面积略高于钝化纳米铝粉;氟橡胶包覆层通过化学键吸附在铝粉表面,增强了纳米铝粉的热稳定性,阻止了纳米铝粉的进一步氧化,使其活性铝含量高于自然失活的纳米铝粉,最高达到85.85%;受氟橡胶包覆层的影响,改性纳米铝粉的燃烧热高于钝化纳米铝粉。     

一种随行装药的燃烧性能

为解决随行装药的点火延迟控制及能量释放稳定性问题,提出了一种新的随行装药方案,采用密闭爆发器与30 mm火炮试验对其延时机构的有效性、能量释放的稳定性及燃速进行了研究。结果表明：依托随行装药高密实性,延时机构可对随行装药点火延迟时间进行有效控制;主装药量一定,延时机构厚度存在较佳值,以获得较优的随行装药效应;试验结果基本稳定,初步验证了随行装药结构可靠,燃烧性能基本稳定,有较好的能量释放规律;随行装药具有较高的燃速、燃气释放速率,多-125发射药含量95%时,其燃速最大值是6/7发射药的46倍,最大动态活度达7.4 MPa^-1·s^-1. 改变随行装药中多-125发射药的含量,其燃速、燃气释放速率可调。     

小口径可燃药筒及装药的燃烧性能研究

为改善可燃药筒的燃尽性,以含能纤维为添加组分,经抽滤模压工艺制备了3个配方的小口径可燃药筒,并对所制药筒的燃烧性能与力学性能进行了测试研究,同时分析了药筒装药的能量释放规律。结果表明：含能纤维的引入能够使得可燃药筒的燃烧速度加快,燃烧结束时间缩短,火药力增大,药筒的燃尽性得到改善;和4/7-单与可燃药筒组成的装药相比,可燃药筒与19孔火药匹配较合理,装药能量下降幅度小,能量释放充分。可燃药筒与19孔火药组成装药的射击实验表明,含能纤维的加入能够提高药筒装药的弹道性能。     

HNS炸药爆燃特性研究

试验探索和研究了在小尺寸装药条件下和在硼/硝酸钾钝感点火药的点火能量作用下HNS炸药的爆燃特性，进一步分析了HNS炸药发生爆燃的影响因素，对HNS炸药的点火机理进行了分析和探讨。     

储氢合金/AP/HTPB推进剂的燃烧现象分析

利用单幅照相、微热电偶测温、扫描电镜（SEM）、俄歇电子能谱（EDS）以及X射线衍射（XRD）研究了Al/AP/HTPB推进剂（P-A0）、Al/储氢合金/AP/HTPB推进剂（P-A10）和储氢合金/AP/HTPB推进剂（P-A17）的火焰结构、燃烧表面温度、熄火表面形貌、熄火表面残留元素以及熄火表面残留化合物。结果表明,相对于P-A0,P-A10和P-A17燃面上方有更加猛烈的喷射现象;P-A10和P-A17的燃面温度分别提高了5.92℃和7.45℃,凝聚相反应区域分别扩大了13.13%和4730%;P-A17熄火表面相对平整,突起的合金团表面大部分被氧化;P-A10和P.A17熄火表面残碳量相对P-A0分别减少了15.81%和27.61%,说明储氢合金可以提高AP/HTPB推进剂有机组分在燃面处的燃烧效率;P-A0,P-A10和P-A17熄火表面Al含量依次减少,而Al2O3含量依次增多,说明储氢合金的燃烧效率高于Al。储氢合金替代Al作为燃烧剂,可以明显改善AP/HTPB推进剂的燃烧性能。     

纳米Ｃu/CNＴs对AP/HTPB推进剂热分解与燃烧的催化研究

以碳纳米管为载体,采用液相还原沉积法制备了纳米Cu/CNTs复合催化剂,并用SEM、XRD和XPS对其结构和成分进行了表征。研究了纳米Cu/CNTs对AP/HTPB推进剂热分解和燃烧过程的催化作用,结果表明：纳米Cu/CNTs能显著降低AP] HTPB推进剂的热分解峰温,并使总表观分解热明显增大,且对AP/HTPB推进剂燃烧有良好的催化效果,能显著提高推进剂的燃速,降低压强指数。初步探讨了纳米Cu／CNTs催化AP] HTPB推进剂热分解和燃烧过程的作用机理。     

黑索今基含铝炸药的铝氧比对爆轰性能及其水下爆炸性能的影响

为了分析铝氧比对爆压和爆速的影响规律,采用试验方法测定了黑索今（RDX）基含铝炸药的爆轰参数,应用KHT程序计算分析了试验测试结果;针对RDX基含铝炸药,进行了1kg柱形装药水下4.7 m爆炸试验,测量了距爆心1～3m处的冲击波压力峰值与气泡脉动周期,拟合得到了冲击波压力峰值与衰减时间常数的相似律系数。研究结果表明：RDX基含铝炸药的爆压和爆速随铝氧比的增加呈现线性减小变化,爆热在铝氧比为0.997时达到最大值;当铝氧比为0.366时,冲击波压力峰值与冲击波能达到最大值;当铝氧比为0.633时,冲击波冲量与冲击波能量密度达到最大值;当铝氧比为0.997时,气泡第一次脉动周期与半径达到最大值。     

装药尺寸对高氯酸铵/端羟基聚丁二烯底排药烤燃特性的影响

为研究装药尺寸对高氯酸铵（AP）/端羟基聚丁二烯（HTPB）底排药烤燃响应特性的影响,基于AP/HTPB两步分解反应机理,建立底排药柱烤燃计算模型。分别选取装药长度为72 mm 和内孔直径为 43 ~53 mm、内孔直径为43 mm和装药长度为72~90 mm的圆环柱状底排药,在1.0~ 10.0 K/min加热速率下对某底排装置的烤燃特性进行数值模拟。结果表明：在相同加热速率和装药长度条件下,随着装药内孔直径的增大,底排药的烤燃响应时间缩短;当装药内孔直径不变,装药长度增加至90 mm,底排药的烤燃响应时间明显缩短;装药尺寸的变化对底排药的烤燃响应位置的影响较小;在1.0~2.5 K/min中速烤燃条件下,随着内孔直径和装药长度分别增大,底排药的烤燃响应温度逐渐增大;在5.0~10.0 K/min快速烤燃条件下,装药尺寸的变化对底排药的烤燃响应温度的影响较小。     

碳纳米管在AP热分解中的助催化性能

分别用溶液还原法和化学气相沉淀法制备了纳米Cu粉和Cu/CNTs（碳纳米管）复合催化剂粒子,并用TEM、SEM、XRD、FT-IR对其进行了表征;用DTA研究了纳米Cu粉和Cu/CNTs复合催化剂粒子对AP热分解的催化作用.结果表明,纳米Cu粉使AP热分解的高温分解峰温降低130.2 ℃,低温分解峰温降低了35.1 ℃,而纳米Cu/CNTs复合催化剂粒子使AP热分解的高温分解峰温降低126.3 ℃,且与低温分解峰重叠,证明碳纳米管促进了纳米Cu粉对AP热分解的催化.     

燃料组分对含硼富燃料推进剂一次燃烧性能的影响

对含不同金属添加剂(镁、铝及镁铝合金)、不同硼粉粒度及硼粉含量的含硼富燃料推进剂分别进行了爆热(Qv)、燃烧温度(Tf)和成气率(η)测试,对比研究了金属组分对含硼富燃料推进剂燃烧性能的影响。结果表明:镁比铝能提高含硼富燃料推进剂的爆热值、燃烧温度和成气率;镁铝合金比镁更能降低含硼富燃料推进剂爆热及燃烧温度,且提高推进剂燃烧的成气率;当硼粉粒度较粗或较细时,含硼富燃料推进剂的爆热及燃烧温度均较高,而成气率较低,硼粉粒度适中时,推进剂的爆热值及燃烧温度均较低,而成气率较高;硼粉含量增大(氧化剂AP的含量减小),含硼富燃料推进剂的爆热、成气率均降低,而燃烧温度升高。     

奥克托今基和太安基两种炸药片静电放电响应特性研究

为研究成型炸药在静电放电作用下的响应特性,采用JGY-50静电火花感度仪,建立了可模拟击穿放电和表面放电两种放电情形的实验装置,对两种较为典型的奥克托今（HMX）基和太安（PETN）基炸药片进行了实验研究。研究发现：炸药片对静电的响应主要是热效应和冲击效应相互作用的结果。对于实验中偏脆性的HMX基炸药,静电的冲击作用效应较为明显。而对于实验中偏塑性的PETN基炸药,静电的热作用效应更为明显。在较高静电放电能量（3.43 J）作用下两种炸药片均未发生爆炸反应。分析认为这主要是由于成型炸药密度较高,且渗透性低,不利于静电放电能量的耦合以及反应后形成对流燃烧,致使反应无法自持而最终熄灭。