纳米Al-MoO_3发火性能研究

为研制高能量密度无铅的火工药剂,以纳米铝粉和纳米氧化钼为原料,采用超声分散混合的方法,制备了绿色环保的纳米含能材料Al-MoO3。通过冷场扫描电镜和差热分析(DSC)对纳米含能材料Al-MoO3进行了表征分析,制作了电点火头和激光点火头,进行了点火性能测试。结果表明:纳米含能材料Al-MoO3在520℃以上的高温条件下反应,放出大量的热,其中电点火头的50%的电压发火感度为22.8V,激光点火头的50%的发火感度为5.1mJ。     

温度交变中光纤接触式激光火工品的失效原因及抑制研究

为研究温度冲击、温度循环等温度交变环境对激光火工品发火时间的影响规律及作用机理,采用掺杂炭黑的高氯酸·四氨·双(5-硝基四唑)合钴(BNCP)为始发药剂及光纤窗口结构的激光火工品为实验样机,对经历47 h和94 h温度交变实验后的掺杂BNCP始发药剂性能、激光火工品结构变化、药剂和光纤约束情况进行了研究。结果表明,温度交变前激光火工品发火时间具有小于0.2 ms的高瞬发性,经历47 h温度交变后,发火时间会延迟至0.5 ms以上;随着温度交变时间的增长,达到94 h后个别产品发火延迟时间超过1 ms,甚至出现瞎火情况。掺杂BNCP始发药经历47 h的温度交变环境后出现碎晶,堆积密度从0.43 g·cm^-3降低到0.32 g·cm^-3,但碎晶现象不影响药剂的热分解性能及激光火工品的发火性能。温度交变环境下,火工品壳体结构与药剂膨胀系数的差异导致光纤和药剂间出现点火间隙,点火间隙同时影响激光光斑强度与热点的扩散效应,进而影响发火。通过增强药剂和光纤之间的约束可有效减少温度交变情况下点火间隙的产生,提高激光火工品的环境适应能力。     

基于新型半导体激光系统的B/KNO3/PF点火特性

为了研究点火系统的发火性能和点火特性,设计了一种新型可自检半导体激光点火系统和以微米级B/KNO3/酚醛树脂(PF)为装药的激光点火器。采用热重-差示扫描量热技术(TG-DSC)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)、能谱仪(EDS)、激光反射率和发射光谱等测试获取了药剂的形貌尺寸、元素分布、热性能、激光吸收效率和药剂粒子激发谱线等性能参数;通过激光点火系统启动点火器发火研究了激光脉宽对B/KNO3/PF药剂发火性能和点火特性的影响。结果显示:较大PF质量比(4.8%)的和较小颗粒(平均粒径6.97μm)的B/KNO3/PF药剂在DSC曲线中起始反应温度降低,放热量增加。点火器点火启动分为一次点火和二次点火两个过程,激光脉宽对点火器的点火特性有显著影响。当激光脉宽为5 ms和10 ms时,点火器能够正常发火,其50%发火能量分别为6.23 mJ和12.54 mJ。通过调节激光的脉宽和能量,获得点火器的一次点火延迟时间为3.50~4.69 ms,二次点火延迟时间为7.23~8.08 ms,火焰持续时间为58~83.5 ms;当激光脉宽为2 ms时,激光点火系统无法激励点火器正常发火。这种特性与半导体脉冲激光能量输出规律相符合。     

应用物理化学国家级重点实验室 火工系统先进药剂技术实验室简介

实验室包括火工系统钝感药剂技术研究实验室和火工系统集成化药剂技术研究实验室，实验室拥有完善的化学合成工作平台、柔性合成化学反应系统和三维重力混药机等高新设备。主要进行新型药剂设计方法研究、新型环保起爆炸药技术研究、新型钝感传爆药、纳米点火药、烟火药技术研究、微装药技术研究等。针对有关新技术火工系统进行爆炸逻辑网络用药剂研究、激光点火和起爆药剂技木研究、爆炸箔直列式安全点火与起爆系统中钝感点火药及起爆炸药研究、光电对抗中无源干扰烟火技术研究和火工烟火药剂的基础理论和共性技术研究等。     

常用火工品药剂激光起爆试验研究

对常用几种火工品药剂激光感度进行了试验研究。结果发现,粒径越小,吸收比越大,不同药剂对固定波长、频率的激光吸收系数不同;同一火工药剂不同颗粒直径,其激光感度也不同;同一药剂的激光感度还与药层厚度有关,药层越厚,反应的微粉越多,激光吸收比越大。火工药剂在激光照射下引爆的难易程度,主要取决于它对激光的吸收比,吸收比越大,越易被激发而爆炸。     

掺杂对BNCP半导体激光起爆感度的影响

对激光敏感药剂高氯酸·四氨·双(5-硝基四唑)合钴(Ⅲ)(BNCP)进行掺杂,以半导体激光直接作用药剂的方法,研究了掺杂物的种类、含量和波长对BNCP激光起爆感度影响.结果表明: 在同样的条件下,未掺杂的BNCP在激光器最大功率下都不能发火,而加入适合的掺杂物的种类和含量能够大大提高BNCP半导体激光起爆感度;在635 nm波长下,掺杂物中掺杂酞箐铜能量最低,50%发火阈值达0.24 mJ,平均延期时间2.3 ms;掺杂吸光物C,50%发火阈值达0.57 mJ,平均延期时间5.5 ms;在915 nm波长下,掺杂吸光物C含量为5%时,50%发火阈值最小,为5.06 mJ.     

奥克托今与碳黑混合炸药的激光起爆研究

在爆炸技术领域正开发研究工业应用的近红外激光二极管以研制光学点火起爆元件,这些光学起爆元件相对的比电起爆元件更具有先天的安全性。但遗憾的是,大多数含能物质不能强有力地吸收近红外区的这种激光能量以便直接通过激光作用于点火。为了解决这个问题,把光吸收添加剂与含能物质可以配制起来以增加光吸收效率。由于碳黑的特殊吸收性能和化学安定性,它总是作为添加剂专门用于激光点火的配方中。为了鉴定出主要的工艺过程以确定含有碳黑的含能物质配方对二极管辐射的敏感度,作为详细研究已经挑选出两种HMX／碳黑混合炸药。通过测量碳黑的反射能力和鉴于它的空间分布来说,描述混合炸药吸收特性的一个模型已经提出。这个吸收模型,连同HMX的化学分解动力学的典型描述,被并入到反应热流程序中。后来的计算成功地预测了碳黑浓度和激光脉冲宽度对点火阈值的影响。     

含能材料在激光作用下的点火特性

综述了国内外关于含能材料在激光作用下点火特性的研究现状,综合给出了激光的功率、脉宽、光点尺寸以及含能材料的粒度、密度和掺杂对药剂点火阈值能量和延迟时间的影响规律。     

火工药剂激光感度试验装置和测试技术研究

研究了火工药剂激光感度测试技术,组建了一套用于测试火工药剂激光感度的装置。本装置使用半导体激光器为激光源,通过光学聚焦,使光斑直接作用到药面上,采用光电传感器感应药剂发火信号、数字示波器记录延迟时间、兰利法处理实验数据。大量的试验表明,此方法具有激光源更换方便、样品制备简单、试验量少、测试结果可靠等特点。     

核壳结构碳纳米管复合材料的制备及其激光点火性能

针对定向碳纳米管迚行了制备和填充,得到了核壳结极的碳纳米管复合含能材料。为了探究氧化物KNO3在管内和管外负载的区别,采用激光点火实验对KNO3+CNTs和KNO3@CNTs("+"代表硝酸钾与碳纳米管研磨混合,"@"代表硝酸钾填充在碳纳米管管内)这2种定向碳纳米管复合药剂迚行激光点火性能表征。结果表明,与KNO3+CNTs相比,KNO3@CNTs材料的激光点火延迟时间和激光点火能量更小,节约了点火输入能量,提高了能量利用率。     

掺杂物对药剂激光点火感度和延迟时间的影响

分别研究了碳黑、石墨、KCl和石蜡四种掺杂物对Zr/KClO4点火药及碳黑对B／KNO3点火药的激光点火感度和延迟时间的影响。实验结果表明,四种掺杂物均能降低药剂的激光点火延迟时间（其中碳黑的效果最强,石墨的效果最弱）,但只有碳黑能够降低药剂的激光点火感度。     

不同环境压强下炭黑含量对聚乙烯点火和燃烧性能的影响

为了获得炭黑质量分数和环境压强对固体燃料聚乙烯点火和燃烧性能的影响,加工了不同组分配比的固体燃料样品。以CO2激光器作为点火源研究了它们的点火和燃烧特性。用高速摄影仪记录实验过程。用扫描电子显微镜观测了燃烧后的固体燃料表面形貌。分析了不同环境压强下不同组分配比固体燃料的点火燃烧过程、点火延迟时间和燃速。结果表明,固体燃料聚乙烯的点火过程为典型的气相点火,燃烧火焰属扩散火焰。点火延迟时间随着炭黑的加入急剧缩短,当炭黑质量分数大于20%时,炭黑质量分数的增加对点火延迟时间的影响很小。点火延迟时间随着环境压强的增加缩短,当环境压强大于0.2MPa时,环境压强的增加对点火延迟时间的影响也很小。根据实验结果,采用最小二乘法,拟合得到了环境压强为0.1,0.2,0.3,0.4,0.5MPa时点火延迟时间与炭黑质量分数的函数关系式。固体燃料的燃速随炭黑质量分数的增大而减小,随压强的增大而增大,当炭黑质量分数大于5%时,炭黑质量分数是影响固体燃料燃速的主要因素。     

乳化炸药局部引燃实验研究

为了研究乳化炸药局部燃烧特性,根据法国燃烧转爆轰试验方法和美国燃烧转爆轰试验方法,在钢管中,对膨胀珍珠岩敏化的乳化炸药进行局部引燃试验,试验结果发现药温对于乳化炸药的燃烧有着重要的影响。无论是黑火药还是电热丝引燃,乳化炸药都没有实现燃烧波的传播。结果表明,在常压下乳化炸药局部燃烧不能实现燃烧波的传播,乳化炸药的燃烧存在最小临界燃烧压力。     

激光多点点火技术试验研究

介绍了在激光多点点火技术领域所开展的研究工作 .这些工作包括 :激光多点点火系统光纤网络设计、激光感光点火点材料选择和设计、光纤 -金属密封封接技术研究 ;以及在透明点传火试验装置上进行的激光多点点火试验研究 .研究结果充分地说明了激光多点点火技术的可行性和可靠性以及良好的弹道性能 ,可见 ,激光多点点火技术是具有广泛应用前景的高新技术     

火炮中激光多点点火技术试验研究

将激光多点点火技术引入火炮的装药结构中 ,可以取代传统的底部底火点火方式。本文介绍了在激光多点点火技术领域所开展的研究工作。这些工作包括 :激光多点点火系统光纤网络设计、激光感光—点火点材料选择和设计、光纤—金属密封封接技术研究 ;以及在 3 0 mm火炮上进行的激光多点点火试验研究。这些研究结果充分地说明了激光多点点火技术的可行性和可靠性以及良好的弹道性能 ,是一项具有广泛应用前景的技术     

大口径火炮中激光点火技术综述

简要叙述了炸药、烟火剂及火药的激光点火研究概况，激光点火条件下点传火特性研究才手段，大口径火炮中所应用的新型激光点火概念，激光点火的数学模型研究状况等，最后，对激光点火的研究工作提出了展望。     

一种碳膜桥的点火特性研究

以类石墨碳膜为点火材料制作了碳膜电点火桥,研究了温度对碳膜电点火桥阻值和发火性能的影响,并比较了两种常用起爆药剂的碳膜电点火桥的发火性能,同时对碳膜电点火桥进行了脚-脚间抗静电测试。结果表明:碳膜电点火桥是一类具有负温度系数、发火区间小、散步精度高、安全性高且制作简便的点火件,具有极强的应用前景。     

不同频率飞秒激光脉冲序列加工炸药过程安全性的数值计算

为了研究飞秒激光加工炸药技术的安全性,建立了飞秒激光脉冲序列加工炸药的计算模型,考虑了炸药在受热条件下的自热反应。采用数值计算的方法对飞秒激光脉冲序列烧蚀炸药(TNT,TATB和HMX)的过程进行了计算,分析了飞秒激光脉冲序列加工炸药过程的安全性。计算结果表明,飞秒激光脉冲序列频率、炸药自热反应放热量和热扩散系数会显著影响加工过程的安全性。在这三种炸药中,HMX自热反应的放热量最大,热扩散系数最小,因此热累积效应最明显,在三种不同频率(1×10³Hz,1×10⁵Hz和2×10⁵Hz)的飞秒激光脉冲序列作用下均发生了点火;相反,TATB的热累积效应最弱,在三种不同频率的飞秒激光脉冲序列作用下均未发生点火;TNT的热累积效应介于HMX和TATB之间,因此只在频率较高的飞秒激光脉冲序列作用下才发生点火。在实际加工过程中,特别是对自热反应放热量较大和热扩散系数较小的炸药,为保证加工过程的安全性,应尽量选用频率较低的飞秒激光脉冲序列对其进行加工。     

碳对无定形硼颗粒的点火燃烧特性影响

碳是硼一次燃烧产物的主要成分,对硼的二次点火燃烧有重要的影响。采用热重差示量热扫描(TG-DSC)、X射线衍射(XRD)和激光点火试验系统研究了不同配比的碳对无定形硼颗粒点火燃烧特性的影响。试验采用的硼、碳混合样品碳含量分别为0%、10%、20%、50%和100%,结果表明,碳的添加降低了样品加热过程中的增重量。碳含量对加热过程的影响是复杂的。当样品的碳含量不大于10%,样品的氧化反应推迟,放热量增加。当样品的碳含量进一步升高,又会使样品的氧化反应提前,放热量减少。在氧气气氛下,随碳含量的增加,样品的燃烧峰值强度减弱,燃烧时间从2436 ms增加到2909 ms,但碳对样品的点火时间的延迟较小,最多不超过3 ms。样品燃烧产物呈黑色块状固体,主要成分有氧化硼和单质碳等。对样品燃烧产物的分析表明,样品的点火燃烧反应并不充分。     

某金属传火管不同装药对点传火性能的影响研究

针对某大口径火炮设计了中心金属传火管,在点传火模拟试验装置上进行了该金属传火管的点传火试验。通过对比分析传火管管内压力、火焰传播速度、破孔时间差以及点传火时间等参数的变化情况,对影响金属传火管点火性能的点火药种类和装药量两个因素进行对比分析。结果表明与大粒黑和小粒黑相比,当点火药为苯萘药条时更有利于提高药床的透气性,能够明显提高火焰的传播速度,缩短破孔时间和点传火时间,且随着苯萘药条药量的增加,火焰传播速度、点火能量也随之增加,具有更为良好的点传火性能,该结论可以为下阶段工程化应用提供设计依据。