碳纳米管对烟火药剂的催化作用

应用水混法和丙酮混法将碳纳米管（CNTs）分别添加到含高氯酸钾、硝酸钾的烟火药剂中,利用绝热加速量热仪（ARC）研究其对含高氯酸钾、硝酸钾的烟火药剂的催化作用。结果表明,碳纳米管对含两种烟火药剂均具有催化作用,其中以水混法添加的催化剂催化效果最佳。以水混法添加催化剂的含高氯酸钾的烟火药剂,其最大反应速率8．21min^-1,是不含催化剂药剂的4．15倍,到达最大反应速率时间为52．09min,比不含催化剂的药剂降低了56．4％;以水混法添加催化剂的含硝酸钾的烟火药剂,其最大反应速率8．52min^-1,是不含催化剂药剂的1．51倍,到达最大反应速率时间为141．83min,比不含催化剂的药剂降低了11．0％。     

MIC材料Fe2O3/Al对AP的热分解影响研究

为了改善高氯酸铵(AP)的热分解性能,采用溶胶凝胶法将MIC材料(w Fe₂O₃:w Al=3:1)与AP进行复合,采用SEM、XRD、红外光谱对其形貌进行表征,并通过DSC研究MIC材料(Fe2O3/Al)对AP热分解的催化性能。结果表明：MIC(Fe₂O₃/Al)粒子复合在AP表面,且粒子尺寸大部分为纳米级别;与原料AP相比,加入MIC材料(Fe₂O₃/Al)后,AP的低温分解峰与高温分解峰重合,使AP热分解过程只出现1个分解峰,表明复合MIC材料(Fe2O3/Al)对AP的热分解有明显的催化作用,且复合样品的放热比原料AP更加集中。与原料AP的高温分解峰温相比,加入质量比5%、10%、15%、20%MIC材料(Fe₂O₃/Al)的复合样品分解峰温分别降低了65.7℃、75.9℃、78℃、79.7℃。     

含氟有机添加剂对含铝聚醚推进剂燃烧凝聚相产物的影响

为了抑制高含铝推进剂燃烧凝聚相产物的团聚,将含氟有机添加剂加入到含铝聚醚推进剂中,用高速摄像装置研究了推进剂药条的燃烧情况。利用扫描电子显微镜/能谱仪、激光粒度分析仪、X-射线衍射仪、实时粒度测试仪研究了含氟有机添加剂对推进剂燃烧凝聚相产物形貌、粒径、成分和燃烧实时粒度的影响。结果表明：含氟有机添加剂的加入,有助于减少燃烧铝颗粒的尺寸,能明显减少大尺寸凝聚相粒子的生成,在7 MPa时,加入2%的含氟有机添加剂,燃烧凝聚相产物的平均粒径D₅₀从5.83 μm减小到3.06 μm;X-射线衍射仪测试结果显示,含氟有机添加剂的加入导致燃烧凝聚相产物中α-Al₂O₃晶型和θ-Al₂O₃晶型几近消失,主要形成γ-Al₂O₃和δ-Al₂O₃晶型。     

空心结构的Al/PTFE基反应材料构筑及其燃烧性能

为探究结构对铝/聚四氟乙烯(Al/PTFE)基反应材料燃烧性能的影响,提高氟基铝热剂燃烧性能,利用增材制造技术,制备了实心、空心、核壳结构和限域空心结构的Al/PTFE基反应材料以及限域空心结构的铝/氧化铜(Al/CuO)、铝/氧化铁(Al/Fe₂O₃)基反应材料,并采用扫描电子显微镜、差示扫描量热仪、高速摄影仪和恒容燃烧仪对其微观结构、热性能、燃烧速率以及产气性能进行了研究。结果表明：各样品结构完整,组分均匀;核壳结构和限域空心结构的样品放热量比同质量的实心结构和空心结构的样品低;空心、核壳结构和限域空心结构的样品的燃速分别为实心结构样品的1.44、1.32倍和2.62倍;空心结构和限域空心结构的样品的产气性能与增压速率获得明显提高,其中限域空心结构的样品提升最明显;Al/PTFE基、Al/CuO基和Al/Fe₂O₃基的限域空心结构材料燃速比其实心结构均有着明显的提升,该结构对Al/Fe₂O₃材料燃速提升最明显。制备空心结构材料来调控线条的燃烧性能有望对...     

Al/Fe2O3纳米铝热剂界面结构和稳定性的周期性密度泛函理论研究

纳米铝热剂是一类应用广泛的含能复合材料,系统研究其界面结构与性能的关系,对制备性能更优的新型铝热剂有重要指导意义。采用周期性密度泛函理论方法研究了Fe₂O₃(104)和Fe₂O₃(110)表面的结构、表面能以及由它们与Al(111)表面构成的Al/Fe₂O₃界面(AFS1、AFS2、AFS3、AFS4和AFS5)的结构、黏附功和键合特征。结果表明,Fe₂O₃(104)和Fe₂O₃(110)的O原子暴露表面更稳定,它们与Al(111)构成的界面AFS1和AFS5在所研究的5种界面中也最稳定,分别具有最大的黏附功(3.92 J·m^-2和3.02 J·m^-2),且AFS1比AFS5更稳定。在这两种最稳定的界面中,Al原子都是堆积在Fe₂O₃表面O原子的顶位,界面键合主要是通过Al-O离子键...     

TG-DTA方法用于橙色发烟剂配方设计研究

为了提高有色发烟剂配方设计效率,使用TG/DTA热分析技术对染料和KClO_3/可燃剂体系进行分析,快速筛选出适合发烟剂体系的染料和可燃剂,并进行配方设计和发烟效果测试。选择最合适反应体系的染料1#与乳糖和KClO_3作为原材料进行配方设计,测试发烟剂体系发烟时间为18s,烟雾为橙色,燃烧后残渣疏松多孔,发烟剂体系OB=-41.7%。     

自组装磁性微囊的合成与制备

以聚丙烯酰胺 (PAM) 为表面活性剂,采用一步水热法合成了超顺磁性Fe₃O₄纳米粒子,并且在改变PAM用量的条件下合成了囊状的磁性材料。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜 (SEM)、振动样品磁强计等对磁性Fe₃O₄的结构、形貌、磁性进行表征。结果表明,磁性微囊外径约为200 nm,组成微囊的Fe₃O₄纳米粒子其粒径分布在30 nm左右,磁性微囊的饱和磁化强度为62.5 emu/g,表现出超顺磁性。     

掺杂La2O3的Al/CuO铝热剂的反应特性

为了研究La₂O₃对Al/CuO铝热剂反应特性的影响,采用机械混合法制备了不同氧平衡状态,即当量比(φ)分别为1.0,1.4和1.8下的Al/CuO铝热剂,并分别掺杂2%,5%,10%,20%和30%的La₂O₃。利用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线能谱仪(EDS)、X-射线衍射仪(XRD)和差示扫描量热仪(DSC)分别对未掺杂和掺杂La₂O₃的Al/CuO铝热剂的微观形貌、元素种类、物相以及放热过程进行了研究,采用燃烧管实验、T-jump快速升温点火实验和密闭爆发器实验对其燃烧特性和产气性能进行了对比分析。结果表明,零氧平衡状态(φ=1.4)下,掺杂La₂O₃的Al/CuO铝热剂发生铝热反应的起始温度和峰值温度明显低于未掺杂La₂O₃的Al/CuO铝热剂;掺杂2%La₂O₃的Al/CuO铝热剂放热量为1772 J·g     

硝酸铷类红外烟火药剂的燃烧性能

研究了以硝酸铷为氧化剂,分别以金属镁粉、镁铝合金粉、钛粉、氢化钛粉、硼为可燃剂,以氟橡胶(FPM)为黏合剂组成的5组烟火药剂的燃烧性能,用DSC分析了药剂的分解过程,测定了燃烧热和燃烧火焰温度,并与REAL程序计算的绝热火焰温度值进行了比较,测试了烟火药剂的近红外(0.7～1.1μm)辐射强度和可见光(0.4～0.7μm)光强。结果表明:含B与Ti的热分解过程较类似;Mg/RbNO3/FPM烟火药剂的燃烧热值最高为4939 kJ.kg-1,5组药剂燃烧热顺序为Mg>Al3Mg4>TiH2>Ti>B。Ti/RbNO3/FPM烟火药剂的燃烧火焰温度最高,高于2700℃,实测的燃烧火焰温度比REAL程序计算的理论绝热火焰温度低;TiH2的近红外(0.7～1.1μm)辐射强度与可见光光强之比为1.654,隐身指数较高,有望成为良好的红外照明剂组分。     

机械粉碎法制备纳米CuCr2O4及其对高氯酸铵热分解性能的影响

采用HLG-5型纳米化粉碎机批量制备了粒径约为60 nm的纳米CuCr₂O₄. 通过X射线衍射仪（XRD）、透射电子显微镜（TEM）对样品的结构及形貌进行表征,并采用差示扫描量热仪（DSC）分别研究工业CuCr₂O₄、共沉淀法制备的纳米CuCr₂O₄及机械粉碎法制备的纳米CuCr₂O₄对高氯酸铵（AP）热分解性能的影响。结果表明,与前二者相比,机械粉碎法制备的纳米CuCr₂O₄对AP具有更好的催化性能,能够使其速率常数提高,高温分解活化能减小。这将促进纳米CuCr₂O₄作为燃速催化剂在AP基复合推进剂中的应用。     

烟火药燃烧粒子流场的实验研究与数学模型

烟火药的点火能力、光辐射效率等性能与其火焰中燃烧粒子的速度分布相关。利用高速摄影仪对以高氯酸钾、镁粉和硝化棉等构成的烟火药的燃烧粒子的分布进行了实验研究,并根据相关算法对流场进行了数学模拟。通过二值化图像处理方法对高速摄影仪摄取到的连续图片进行了粒子的跟踪统计与速度矢量的分析。通过灰度值加权质心计算法计算出每个正在燃烧粒子的运动轨迹,并建立了正在燃烧粒子运动矢量的数学模型。结果表明:在分析烟火药燃烧粒子的重力、浮力和曳力等条件的影响下,可以建立燃烧反应粒子的坐标与速度的粒子轨迹模型,进而得到燃烧粒子的速度区域分布,该模型能够较好地体现烟火药的火焰粒子的轨迹特征与火焰结构。     

纳米Al/Bi2O3制备和性能及长储研究

采用溶液法制备纳米Bi₂O₃颗粒,并用P4VP与Al粉自组装,获得分散均匀的纳米铝热剂Al/Bi₂O₃. 利用X-射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜（SEM）对其组成和形貌进行表征,运用差示扫描量热仪（DSC)、压力-时间曲线（p-t曲线）分析性能。自组装Al/Bi₂O₃的反应时间为0.036 s, 最大压力为4 729 kPa,达到最大气体压力的时间为0.162 s,表现出比Al/Fe₂O₃和Al/CuO反应更为迅速,产气量更大的性能特点。经过加速老化实验,Al和Bi₂O₃接触更紧密但无明显团聚;经老化处理,相当于常温下储存15 a时间,Al表面氧化层厚度由3.2 nm增加到4.6 nm,Al/Bi₂O₃放热量由1 112 J/g逐步降低到606 J/g,Al/Bi₂O₃用于半导体桥发火时间由37.20 ms增加到50.88 ms,发火能量由0.64 mJ增加到1.17 mJ.     

Zr/Pb3O4微胶囊化的制备及其性能

为了提高锆/四氧化三铅(Zr/Pb₃O₄)混合药剂的混合均匀性和工艺安全性,以海藻酸钠(SA)为微胶囊黏合剂,通过液相连续流混合,在水相中利用SA与Ca²⁺交联生成海藻酸钙(CA)凝胶,制备了CA/Zr/Pb₃O₄微胶囊。对CA/Zr/Pb₃O₄微胶囊和传统工艺制备的NC/Zr/Pb₃O₄颗粒进行形貌、粒度、球形度、流散性以及假密度等表征,表明CA/Zr/Pb₃O₄微胶囊平均粒径为517.10μm,方差为44.21μm,球形度为0.90,安息角为27.44°,粒径均一,球形度良好,流散性好。对CA/Zr/Pb₃O₄微胶囊进行火焰感度、燃速、火焰长度以及感度测试,表明CA/Zr/Pb₃O₄微胶囊火焰感度为65.38 mm,低于Zr/Pb₃O<...     

高活性AlMg/KMnO4铝热剂的性能研究

采用机械球磨法制备了不同比例的AlMg 合金,采用超声分散法制备了AlMg/ KMnO₄ 铝热剂,该种铝热剂有希望成为一种有潜力应用于反应材料和火炸药领域的含能材料。通过DSC、点火温度和燃烧产物分析,对AlMg/ KMnO₄ 进行了表征分析。结果表明:随着镁含量的增加,AlMg/KMnO₄点火温度明显降低,从723 K 降低至493 K,反应活性得到大幅提高;在AlMg/ KMnO₄ 铝热剂的燃烧产物中出现了Al₂O₃、MgO 以及Mn 单质,可知Mn 单质是AlMg/ KMnO₄ 发生的铝热反应生成的;综合DSC 曲线还可以进一步得出与AlMg 合金发生反应的是KMnO₄ 的分解产物而不是KMnO₄.     

La0.8Sr0.2CoO3-δ的合成、表征及对硝胺改性双基推进剂的燃烧性能影响研究

为探讨钙钛矿型氧化物对硝胺改性双基推进剂燃烧性能的影响,用硬脂酸凝胶燃烧法制备了钙钛矿型La_{0. 8}Sr_{0. 2}CoO_3-δ,运用X 射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱及光电子能谱(XPS)技术对所得粉体进行了表征,并用热重-差示扫描量热(TG-DSC) 技术研究了La_{0. 8}Sr_{0. 2}CoO_3-δ对推进剂中主要组分黑索今( RDX) 的催化热分解作用,实验了La_{0. 8}Sr_{0. 2}CoO_3-δ粉体对硝胺改性双基推进剂的燃速和压力指数的影响。结果表明: 添加2. 0 % La_{0. 8}Sr_{0. 2}CoO_3-δ可使RDX 分解峰温提前, 且分解热增加; 与不加La_{0. 8}Sr_{0. 2}CoO_3-δ相比, 在所有的压力下,La_{0. 8}Sr_{0. 2}CoO_3-δ的少量添加使推进剂燃速有不同程度的提高,且使推进剂的压强指数降低;与LaCoO₃相比,La_{0. 8}Sr_{0. 2}CoO_3-δ对硝胺改性双基推进剂的燃烧表现了更好的催化作用。     

不同铁粉对宽温高导MnZn铁氧体直流叠加性能的影响

以进口和国内4种不同铁粉为原料，通过传统陶瓷工艺制备宽温高导高直流叠加MnZn铁氧体。通过XRF分析4种铁粉成分差异，研究不同铁粉配方的铁氧体宽温直流叠加特性，通过SEM对铁氧体内部进行微区分析。结果表明：日本铁粉杂质含量低、纯度高，制备的铁氧体性能最佳；韩国和中国台湾铁粉有害杂质元素含量偏高，不利于制备宽温高导高直流叠加性能的铁氧体；湖南涟钢铁粉有害杂质元素略高于日本铁粉，调整主配方Fe₂O₃及添加剂CaCO₃、SiO₂用量后，涟钢铁粉制备的铁氧体性能在-40℃时起始磁导率μ_i≥3 200、增量磁导率μ_△≥2 900;25℃时μ_i≥4 100、μ_△≥3 600;85℃时μ_i≥4 500、μ_△≥2 400。     

微纳结构铝热剂薄膜的旋涂制备及其燃烧性能

为了解决微机电火工品内药剂的快速密实装填的问题,采用旋涂技术制备出厚度可控的微纳结构铝热剂薄膜。利用扫描电镜结果对比得出氟橡胶最小使用量为7%;使用热流法检测了铝热剂薄膜的热物理性能并用高速摄像机记录了薄膜的燃烧过程,得到Al/MoO₃/氟橡胶薄膜的导热系数为75 W/（m·K）,燃烧速率为30.6 m/s,在添加还原氧化石墨烯后, Al/MoO₃/氟橡胶/还原氧化石墨烯薄膜的导热系数增至126 W/（m·K）, 燃烧速率高达867.9 m/s. 采用金属桥带进行发火试验,结果证实微纳结构铝热剂薄膜的临界发火电流低于Zr/KClO₄点火药。添加还原氧化石墨烯能改善铝热剂的燃烧性能和发火性能,更利于铝热剂作为点火药应用。     

多频谱发烟组件结构设计与遮蔽性能

为有效对抗多模导引头，通过原位反应和复合配药技术制备一种多频谱干扰剂，同时根据发烟弹的使用预期设计、制造多频谱干扰剂配套的发烟组件。通过烟箱实验分析多频谱干扰剂的红外透过率、毫米波衰减值、可见光透过率，基于朗伯比尔定律计算其在红外、可见光波段的质量消光系数。运用静爆法对发烟组件与多频谱干扰剂的匹配效果进行测试，得到发烟组件的发烟过程、有效烟幕宽度和持续时间。实验结果表明：多频谱干扰剂在1～3μm、3～5μm、8～14μm的红外透过率分别为1.98%、3.04%、8.11%,3 mm、8 mm波的衰减值分别可达-14.52dB和-11.76d B,0.4～0.8μm可见光透过率为6.96%;1～3μm、3～5μm、8～14μm、0.4～0.8μm的质量消光系数分别为1.28m²/g、1.14m²/g、0.82m²/g、0.87m²/g；烟幕持续时间大于60s，有效烟幕宽度大于60m；装填多频谱干扰剂的发烟组件具有良好的遮蔽能力，成烟迅速，形成的烟幕云团稳定，是干扰多模导引头的一种有效方法。     

纳米Fe3O4的制备及其对发烟剂性能的影响

采用化学共沉淀法制备了纳米Fe3O4粒子,以微米Fe3O4、微米TiO2、纳米TiO2/Fe3O4及纳米Fe3O4为氧化剂配制了不同的发烟剂.采用XRD、DTA、红外透过率测试等方法对纳米Fe3O4及发烟剂的性能进行了表征,研究了发烟剂的燃烧性能和红外消光性能.结果表明,与常规氧化剂相比,纳米Fe3O4作氧化剂的发烟剂放热峰温前移,燃烧热变小,燃速加快,红外消光性能有一定提高.纳米Fe3O4用于发烟剂中氧化剂,有助于提高发烟剂的燃烧性能和红外消光性能.     

乌洛托品对MTV诱饵剂光谱辐射性能的影响

为改善诱饵剂红外辐射性能,在一种MTV型诱饵剂配方中加入乌洛托品,对其燃烧后性能进行测试分析。结果表明:加入乌洛托品之后,药剂燃烧时间延长,温度降低,由于降温作用以及乌洛托品燃烧产物的选择性辐射使得诱饵剂光谱辐射亮度比L3~5μm/L2.5~3.0μm变大;当添加量为15%时,药剂燃烧时间从2.1s延长到3.56s,燃烧的最高温度从1 707.2℃降低到1 208.1℃,L3~5μm/L2.5~3.0μm从1.88提升至2.51,所以加入乌洛托品可以改善MTV诱饵剂红外辐射性能。