头部含能杆入水穿靶释能特性

目前,高速射弹入水冲击效应和活性材料都是水中兵器和高效毁伤技术研究的热点。为验证将二者结合应用于反鱼雷、反水雷、反潜艇等以实现高效毁伤水中目标的设想,对某活性材料进行入水冲击实验,并设计出一种头部带有活性材料的含能杆实验件及水中模拟目标进行入水穿靶实验。实验结果表明,单独的小质量活性材料以及头部含能杆在空气介质下的2倍音速范围内冲击入水时,在侵水过程中活性材料均不产生可观测的释能反应现象;若活性材料在撞水前发生释能反应,侵水过程中也会因压力迅速降低、热量快速流失等原因导致反应难以持续;当含能杆入水后继续侵水并撞击穿透模拟目标壳体后,活性材料在模拟目标内部发生类爆轰反应,产生增强毁伤效果。实验验证了将活性材料复合安装于动能杆头部用于攻击水中目标的可行性,为发展水中高毁伤性兵器提供了研究思路。     

含能毁伤元冲击引爆模拟战斗部试验研究

为提高战斗部的毁伤效能,对氟聚物基含能反应材料进行了研究。对氟聚物基含能材料配方改进并制备了一种Φ26mm×60mm的含能毁伤元。将含能毁伤元装入特定结构壳体后进行了冲击引爆模拟战斗部试验。采用高速录像观察含能毁伤元冲击侵彻模拟战斗部后的爆炸情况并测试爆炸后空气冲击波超压。考察了含能毁伤元不同速度下对B炸药和PBX-9404炸药的引燃引爆能力。设置了B炸药模拟战斗部静爆试验作为对比。在试验的基础上,通过测量爆炸后空气冲击波超压进行了TNT当量等效对比分析。试验研究表明,在735m·s~(-1)的侵彻速度下,氟聚物基含能毁伤元可冲击引爆B炸药模拟战斗部。在962m·s~(-1)的侵彻速度下,能引发PBX-9404炸药模拟战斗部爆燃反应。     

活性药型罩聚能装药侵彻爆燃试验及耦合作用机理分析

为研究氟聚物基活性药型罩聚能装药对钢靶的侵彻爆燃行为及耦合作用机理，开展配方为质量分数73.5%聚四氟乙烯(PTFE)/26.5%Al活性药型罩聚能装药作用钢靶静爆实验，获得炸高对侵彻深度、侵彻孔径、钢靶爆裂行为影响特性。实验结果表明，活性药型罩聚能装药炸高在0.35～1.00倍装药直径范围内，对钢靶侵爆耦合毁伤效应最为显著。结合准定常理想不可压缩流体力学理论，引入活性射流反应延迟时间，给出活性射流侵彻深度与反应延迟时间函数关系，建立活性射流侵孔内有效质量模型；基于修正的伯努利方程，结合活性射流内爆特性，发展活性射流侵孔孔径理论模型；结合圆筒破坏理论提出活性射流侵爆耦合作用下钢靶爆裂行为判断方法。理论模型定量化描述了活性射流对钢靶的侵爆行为，揭示了破甲终止后活性射流内爆超压导致的扩孔与钢靶爆裂机理。     

Al/PTFE/W反应材料的准静态压缩性能与冲击释能特性

为了提高铝/聚四氟乙烯/钨(Al/PTFE/W)氟聚物基反应材料的冲击反应毁伤效能,开展了Al/PTFE/W反应材料的准静态压缩实验。分析了W的含量(0%,30%,65%)、Al颗粒粒径(13,45,75μm)以及PTFE颗粒尺寸(25,160μm)对反应材料的准静态力学性能的影响。用准静态密闭反应容器对反应材料进行了冲击释能测试,测得反应材料在750~1200 m·s~(-1)的冲击反应压力、释能持续时间。分析了Al颗粒粒径及PTFE材料粒径对冲击反应释能特性的影响。结果表明,当W的含量为0,30%和65%时,反应材料的失效强度分别为55.6、64.8和22.8 MPa,W的含量变化对屈服强度的影响不大。Al颗粒的尺寸从75μm减小到13μm时,反应材料的失效强度从64.7 MPa提高到83.1 MPa,提高幅度为28.4%。增大PTFE基体材料的粒径也可有效地提高反应材料的失效强度。反应材料的初始反应压力阈值和释放能量持续时间受材料粒径和准静态压缩力学性能的影响。     

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。     

活性复合射流侵彻多层间隔靶毁伤行为

为研究活性复合罩聚能装药对目标靶后毁伤效应，开展活性复合射流作用多层间隔靶侵彻与爆炸联合毁伤性能研究。采用实验、数值模拟和理论相结合的方法，对活性复合射流侵彻多层间隔靶的毁伤行为及机理进行探究。实验结果表明，对于给定的活性复合罩聚能装药结构，与活性-铜射流相比，活性-钛射流在钢锭上形成的侵孔直径更大，穿透一定厚度钢靶后可造成后效间隔铝板严重变形甚至撕裂。基于活性复合射流对多层间隔靶的侵爆时序联合毁伤行为，建立后效铝板爆裂毁伤分析模型。仿真结果表明：铝板上的破裂孔面积与随进活性材料有效质量和动能侵孔半径均呈正相关，但二者中活性材料有效质量对其影响更显著；基于实验和数值模拟所获取的经验参数，模型可进一步预测不同活性材料有效质量、动能侵孔和靶板厚度下后效铝板爆裂毁伤面积。     

聚四氟乙烯基药型罩射流成型凝聚性研究

聚四氟乙烯（PTFE）基含能药型罩射流成型凝聚性关系到射流侵彻毁伤效果。通过数值模拟和试验验证相结合的方法,对PTFE/Ti/W含能药型罩射流成型特性开展研究。结果表明：含能药型罩与惰性铝罩的射流具有明显差异,由于含能药型罩材料声速较低,爆轰压垮药型罩形成脱体波,导致射流在飞行过程中会呈现径向发散效应,随着药型罩密度增加,射流凝聚性加强;含能侵彻体在成型过程中会不断发生反应膨胀,随着时间的增长,侵彻体轮廓逐渐模糊,密度不断减小;基于惰性材料模型的数值仿真方法能够在一定时间范围内对射流成型进行准确模拟,当侵彻体由于反应而造成的形貌改变不可忽略时,仿真与实际具有一定差距。     

钨锆铪活性合金破片冲击释能行为实验研究

为研究活性合金材料的冲击释能行为,采用弹道枪驱动一种高强度、高密度的钨锆铪活性合金破片,使其以不同着速撞击Q235钢靶,通过观察靶板穿孔模式和靶后冲击释能火光区的高速摄影图像,提出合金类破片冲击释能的3阶段模型,即冲击激活阶段、自蔓延释能阶段、自激活阶段。结合应力波、热应力理论和冲击温升方程,获得该破片能量的激活门限、能量完全释放的临界条件、释能火光区的最大尺寸及其靶后有效毁伤距离。研究结果表明：钨锆铪活性合金破片不仅具有类似惰性破片的动能毁伤能力,而且在穿靶前活性能耗极小,活性能量在穿靶后毫秒量级内完全释放;破片活性能量被完全激活前,释能火光区的最大毁伤容积和有效毁伤距离分别随破片着速的提高呈指数和线性增长趋势。     

高速动能破片和包覆活性材料对屏蔽装药的串联毁伤效应

高速动能破片和包覆活性材料破片串联战斗部兼具高速侵彻毁伤效应及化学能毁伤效应,为研究其对屏蔽装药的串联冲击毁伤行为,建立了高速动能破片和包覆活性材料撞击屏蔽装药的冲击动力学模型,结合活性材料激发理论以及屏蔽装药起爆判据计算分析了高速动能破片和包覆活性材料对屏蔽装药的冲击毁伤行为.基于2D-Autodyn平台对高速动能破片和包覆活性材料冲击屏蔽装药过程进行了数值模拟.对比验证了理论计算和数值模拟的一致性,结合理论分析和数值模拟结果讨论了影响屏蔽装药毁伤的主要因素、可能存在的毁伤模式和各毁伤模式之间的转变条件.结果表明:高速动能破片和包覆活性材料对屏蔽装药作用主要存在前段侵彻冲击引爆模式(Ⅰ)、主体段侵彻冲击引爆模式(Ⅱ)、活性材料未反应且侵彻未引爆模式(Ⅲ)、活性材料反应增强引爆模式(Ⅳ)及活性材料反应未引爆模式(Ⅴ)等五种毁伤模式;在材料和结构一定的情况下,撞击速度和屏蔽厚度是影响毁伤模式的主要因素;所建立的理论模型可较好地预测上述毁伤模式.     

PTFE基含能药型罩射流释能特性及影响因素

为了研究聚四氟乙烯(PTFE)基含能药型罩的动态释能特性及其形成的射流对目标的侵爆毁伤效果,采用静爆试验测量了含能射流与铝射流在准密闭容器中的动态超压,并通过理论计算得到射流释能及释能效率.分析认为,含能射流在成型过程中会发生爆燃反应,相比于铝射流,含能射流超压峰值可提升3～4倍.对于30 g含能药形罩,钨(W)含量为0％～70％时,随着W含量提高,射流释能降低,但药型罩承受爆炸驱动载荷提高,且钨颗粒与活性金属摩擦加剧,射流释能效率提高.对于PTFE/Ti药形罩,在13～30 g范围内,随着药型罩质量增加,射流释能量提高,但侵彻体成型压力降低,射流释能效率下降.     

含能材料应用于反跑道战斗部药型罩实验研究

为了解含能材料用作药型罩的实际效果,将其应用于反跑道战斗部药型罩实验中。针对混凝土目标设计 药型罩结构,通过控制工艺,采用含能材料药型罩与成熟药型罩进行对比实验,并对实验结果进行分析。应用结果 表明：含能材料应用于反跑道弹药开孔战斗部药型罩有一定的穿孔效果,可为含能材料的应用提供参考。     

基于自组装方法制备纳米含能材料的研究进展

纳米含能材料具有优异的性能,近年来已成为纳米材料和含能材料两个研究领域的热点之一。简要介绍了纳米含能材料常用的制备方法,分析了已有的纳米含能材料自组装制备方法,提出了大分子自组装制备纳米含能材料的新思路。综述了大分子自组装及其与纳米粒子协同自组装用于纳米材料制备方面的研究进展。分析表明,基于大分子自组装制备纳米含能材料具有良好的应用前景,但是目前仍处于探索阶段,今后还需要从理论和实验两个方面进行更加深入的研究。     

电磁屏蔽导电复合材料

在介绍电磁屏蔽原理的基础上，论述了近年来电磁屏蔽用表层导电材料和导电复合材料的特性与发展，展望了其研究趋势及应用前景     

坦克装甲车辆用高新材料技术

该文重点论述了新型隐身材料技术、新型装甲材料技术、轻质材料技术、导电塑料技术和智能材料与结构技术等在实现坦克装甲车辆轻量化、小型化、功能化方面的地位与作用,并结合国外发达国家对坦克装甲车辆的研制情况,提出了高新材料技术在坦克装甲车辆上应用的设想。     

魔芋葡甘聚糖含能材料的制备及表征

利用资源丰富的可再生天然高分子材料魔芋葡甘聚糖为原料,以发烟硝酸、浓硫酸、五氧化二磷为反应体系制备了不溶于水而在丙酮等有机溶剂中溶解性好的葡甘聚糖含能材料;并通过元素分析、FT-IR、SEM、X衍射、TG-DSC等对其含氮量、结构、和性能等进行了分析表征.结果表明: 新型的材料含有-ONO2基团,含氮量达13.59%,疏松的网络结构,结晶性增强,分解温度为161 ℃,有较大的放热峰,具有含能材料的性质.     

硝化棉的抗静电性能

以硝化棉作为原料,选择碳系导电填料,通过液相共混复合法,制备了抗静电硝化棉薄膜。用高阻计和静电感度测试仪、电子万能试验机及场发射扫描电子显微镜分别表征了抗静电硝化棉薄膜的抗静电性能、力学性能以及微观形貌。结果表明,当添加1％的碳系导电填料时,抗静电硝化棉薄膜的表面电阻率和体积电阻率分别为：2．2×109Ω和7．5×109Ω· m,相比纯硝化棉,分别降低了6个数量级和3个数量级。其静电火花感度为2．31 J,相比纯硝化棉,增大了14％,显示最佳抗静电性能。力学性能参数有所提高,说明导电填料的加入,不会削弱硝化棉本身的力学性能。制品内部形成的均匀导电网络会使静电荷消散。     

3,3′-双(2-硝胺基-1,3,4-噁二唑-4-基)-5,5′-联-1,2,4-噁二唑及其含能离子盐的合成及性能

以乙二肟为原料,经取代、环化、硝化等五步反应合成了四联环含能化合物3,3'-双(2-硝胺基-1,3,4-噁二唑-4-基)-5,5'-联-1,2,4-噁二唑(BNOBO)。利用BNOBO的酸性,设计、合成了BNOBO的铵盐、肼盐和羟胺盐等三种含能离子盐(5-7)。并采用红外光谱、核磁等进行了结构表征。采用溶剂挥发法培养了BNOBO铵盐的晶体,该晶体属于单斜晶系,C2/c空间群,晶胞参数为a=1 2.7490(8) nm,b=9.5957(7) nm,c=18.5965(12) nm,V=2272.1 (3) nm~3,Z=4。利用差示扫描量热(DSC)和热重(TG)等热分析方法研究了BNOBO及其三种离子盐的热性能,基于密度仪获得的实测密度,运用EXPLO5 v6.02软件计算了目标化合物的爆轰性能,并利用BAM感度仪测试了撞击和摩擦感度。研究结果表明,所得化合物中BNOBO的热分解温度最高为21℃,其密度最高为1.90 g·cm~(-3)、BNOBO的计算爆速和爆压分别达到8789 m·s~(-1)和32.7 GPa,离子盐5的撞击感度大于20J,摩擦感度为220 N。     

纳米光催化材料免回收处理TNT废水

为提高纳米粒子的分散性和避免水处理时的回收程序,制备了附载型纳米复合粒子和光催化反应器。利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射图谱（XRD）和比表面积测试仪分析发现,制备的纳米TiO2／硅藻土复合粒子和纳米TiO2／SiO2复合粒子的纳米颗粒细小,比表面积和孔容积大。将纳米光催化复合材料负载于光催化反应器或直接分散于废水中,对比研究发现：重复使用6次后,前者的纳米光催化复合粒子对TNT废水的光催化降解效率保持90％以上,而后者的降解效率从97％迅速下降至50％左右。同时,红外光谱分析发现,后者处理后废水中发现有纳米光催化材料的存在;而借助于光催化反应器处理后废水中未发现有纳米光催化材料的残存,不需要额外的纳米材料回收程序。     

一种新型柔性相变材料薄膜的制备及性能

利用复合乳化工艺配制出了性能稳定的十八烷/天然胶乳液,并采用浸渍成型工艺制备出了复杂形状的相变材料柔性薄膜,实现了室温相变材料的有效定型。实验研究表明,该工艺制备的相变薄膜材料具有良好的力学(扯断伸长率1135%)、热学(相变潜热237.1 kJ·kg-1)及密封性能(透气系数为3.71×10-17m2·Pa-1·s-1),相变温度为27.4℃,在低温环境中降温缓慢,可以用于特殊的储能和控温目的。     

有序多孔材料在含能材料研究中的应用

有序多孔材料具有高比表面积、孔道形貌排列多样化以及孔径尺寸均匀可调等特点,在众多领域有着广泛的应用前景。综述了目前有序多孔材料应用于含能材料的主要研究进展。涉及到的多孔材料包括单晶硅、氧化硅、氧化铝、碳、聚合物和金属有机骨架材料(MOFs)等。研究内容包括含能材料的制备、复合、吸附、分离、检测和传感器等。最后展望了多孔材料和含能材料相结合的发展趋势。