铝/燕尾槽钢爆炸焊接的研究

为研究熔点、强度等性能相差较大金属板的爆炸焊接,实验采用尺寸为5 mm×300 mm×300 mm的1060铝板与28 mm×300 mm×300 mm Q345燕尾槽钢板分别作为爆炸焊接的覆板和基板。爆炸焊接炸药采用铝蜂窝乳化炸药,然后通过爆炸焊接公式得到焊接参数,使铝与燕尾槽钢爆炸焊接时铝板内表面产生金属射流,而钢板内表面只发生塑性变形。结果表明,铝板与燕尾槽钢板依靠冶金结合以及燕尾槽的挤压啮合共同作用复合在一起,比传统铝-钢爆炸焊接节约炸药31%以上,降低了铝-钢复合板爆炸焊接窗口下限。爆炸复合板界面结合紧密,其面积比传统铝-钢爆炸复合板大141%,剪切强度大于79 MPa,满足铝-钢复合板结合强度的要求。     

钛-钢爆炸压接-轧制复合板的研究

为减小焊接炸药装药量,采用间隙配合的Q345燕尾槽钢板与TA2燕尾槽钛板,分别作为覆板和基板。燕尾槽的上底面、下底面和高分别为2,3,1 mm。所有燕尾槽的间隔为3 mm。间隙配合的钛板和钢板通过爆炸压接以及热轧得到尺寸为7.0 mm×300 mm×750 mm的钛-钢复合板。用力学性能检测以及微观形貌观察分析复合板界面结合质量。结果表明,间隙配合的燕尾槽钛板与钢板经爆炸压接-热轧工艺实现冶金结合,复合板界面结合良好,界面呈直线形,无金属间化合物生成,复合板弯曲性能良好。爆炸压接-热轧法制备钛-钢复合板相比爆炸焊接法可节约62.7%炸药。     

钛/钢复合板爆炸焊接装药厚度下限研究

分析以往钛/钢复合板爆炸焊接装药量计算过程中存在的问题,结合可焊性窗口下限理论及爆速试验结果,提出钛/钢复合板爆炸焊接装药厚度下限的计算方法,从数值上阐明装药厚度下限值与复板厚度、复板密度、炸药参数、基复板最小碰撞速度之间的函数关系。参照此装药厚度下限值进行钛/钢复合板爆炸焊接验证试验,结果表明,钛金属复板的延展变形得到很好的控制,结合界面没有产生Ti-Fe脆性金属间化合物,结合界面抗剪切强度达到380MPa。     

304不锈钢/Q235钢的多面约束装药爆炸焊接

为了提高爆炸焊接中炸药的能量利用率,使用了蜂窝铝结构乳化炸药和在蜂窝铝结构乳化炸药上端布置覆盖板的多面约束装药方式。蜂窝结构及覆盖板的多面约束减弱了空气中稀疏波对炸药爆轰的影响,降低了炸药爆轰的临界直径,提高了炸药对复板的做功能力。以304不锈钢板和Q235钢板分别作为复板和基板,进行了多面约束装药和普通乳化炸药裸露装药的对比爆炸焊接试验,并采用格尼模型对爆炸焊接窗口和覆盖板对复板碰撞速度的影响进行了理论分析。结果表明,与传统爆炸复合技术相比,结合质量明显提高,并且炸药使用量减小了50%,炸药能量利用率显著提高。而复板碰撞速度随着覆盖板质量的增加而增加,但增加率降低。此外,得到了爆炸焊接窗口并对焊接质量进行了预测,实验和预测结果吻合良好。     

碳钢-不锈钢水下爆炸焊接的试验研究

为探究中间水层厚度及炸药厚度对Q235R碳钢-304不锈钢水下爆炸焊接质量的影响，设计了不同工艺条件下的水下爆炸焊接试验，测试了焊接过程中基复板的结合速度和结合压力，并对复合板结合界面波形和力学性能进行了检测。结果表明：水下爆炸焊接由于对基复板进行了抽真空处理可以采用高爆速炸药；当中间水层厚度一定时，增加炸药厚度反而导致复合板力学性能下降；当炸药厚度一定时，随着中间水层厚度增大，结合压力减小，导致结合界面波形的波长和振幅均增大，复合板力学性能下降。     

自约束结构装药下T2/Q345爆炸焊接研究

为提高炸药爆炸能量利用率,减小焊接药量,提出利用自约束结构装药开展爆炸焊接研究.通过理论计算得到T2/Q345爆炸焊接窗口,并且以T2铜和Q345钢分别作为覆层和基层,采用双层蜂窝结构炸药作为焊接能量,开展T2/Q345爆炸焊接实验研究.研究结果表明以自约束结构的双层蜂窝炸药爆炸焊接得到的T2/Q345复合板结合性能良好,相对于爆速分别为2505 m·s-1和3512 m·s-1单层装药结构炸药,双层蜂窝炸药进行T2/Q345爆炸焊接分别可以节约54.4％和31.4％药量,并且随着碰撞点移动,T2/Q345复合界面从平直状结合转变为波形结合.     

乳肢基质抗冲击波性能研究

研究乳胶基质的抗冲击波性能对于认识乳化炸药的压力减敏机理有意义。乳胶基质受到冲击波作用后，添加一定量的空心玻璃微球，将其爆炸性能与预先加入相同含量空心玻璃微球做成的乳化炸药，受到冲击波作用后的爆炸性能作了比较。结果表明乳胶基质的抗冲击波性能优于乳化炸药，并对此作了分析，认为敏化剂的加入使炸药内部具有许多微小的界面，冲击波对乳化炸药作用时很容易使界面附近的乳胶体破乳，从而使炸药爆炸性能下降。     

贮氢玻璃微球敏化乳化炸药的爆炸特性

为了提高传统乳化炸药的爆炸威力,研制了一种贮氢玻璃微球敏化的乳化炸药。利用水下爆炸试验和猛度测试试验,研究了添加不同含量的贮氢玻璃微球的乳化炸药的爆轰性能。理论计算得到了炸药猛度的比冲量。结果表明,与普通玻璃微球乳化炸药相比,贮氢玻璃微球含量为4%的乳化炸药的冲击波超压峰值、比冲击波能、比气泡能、总能量分别提升了14.25%、14.22%、11.11%、12.67%,猛度(铅铸压缩量)提高了3.03 mm,且随着贮氢玻璃微球的含量的增加,炸药的冲击波参数逐渐降低。贮氢玻璃微球在乳化炸药中起到敏化剂与含能材料的双重作用,因此贮氢玻璃微球敏化乳化炸药的作功能力与猛度得到显著提高。     

蜂窝结构炸药及其应用

为了解决现行爆炸复合装药方式落后及炸药爆炸能量利用率极低的问题,使用了一种保证装药质量的蜂窝结构炸药,并将该蜂窝结构炸药应用于一次起爆可复合两块复合板的双面爆炸复合技术,由于受到蜂窝材料和双面复板的多向约束,使炸药的临界厚度显著降低,乳化炸药在5 mm厚时,仍可以稳定爆轰。成功地进行了以5 mm厚的蜂窝结构炸药用于2 mm厚的45#钢板和16 mm厚的Q235钢板双面爆炸复合可行性试验。结果表明,与现行的单面爆炸复合相比,在复合相同数量复合板的情况下,炸药的使用量节省了83%,炸药的能量利用率显著提高。试验前,对爆炸复合窗口及复板的碰撞速度进行了计算,得到了复板碰撞速度的上下限(192 m·s-1vp983 m·s-1)及两组实验中复板的碰撞速度1089,863 m·s-1,计算与试验结果一致性较好。     

1060-T2-Q235爆炸焊接试验及数值模拟

为改善铝-钢爆炸焊接复合板的结合质量,以T2纯铜作为中间层、Q235钢作为基板、1060铝作为复板进行了爆炸焊接试验,通过金相显微镜观察复合板界面形貌并通过拉伸试验测试其力学性能;采用ANSYS/AUTODYN软件对爆炸焊接过程进行数值模拟。试验结果表明：1060-T2与T2-Q235界面均呈波状结合;T2铜中间层的引入减少了复合板结合界面的孔洞、裂纹等微观缺陷;1060-T2-Q235爆炸焊接系统的复板动能利用率较1060-Q235系统提高了3.01%;1060-T2-Q235复合板抗拉强度为319.2MPa,满足抗拉强度要求。数值模拟结果与试验结果具有较好的一致性。     

铝粉含量对乳化炸药性能影响

为了提高乳化炸药做功能力,实验在乳化炸药中外加铝粉,考虑到氧平衡对乳化炸药性能影响,其基础配方按正氧平衡、零氧平衡和负氧平衡设计。对每个基础配方铝粉含量分别从2%增加到14%,并在乳化炸药温度为70℃左右时加入。试验中用电测法测试了含铝乳化炸药爆速,用水下爆炸能量测试法对冲击波能和气泡能进行测试,并用盖斯三角形法计算该炸药的爆热,同时分析了铝粉含量对乳化炸药性能的影响。结果表明:随着铝粉含量的增加,乳化炸药的爆速减小,爆热、冲击波能和气泡能增加,对基础配方而言,零氧平衡时含铝乳化炸药的性能最好。     

含水炸药在静压作用下爆炸特性的实验研究

用特制的爆炸测试装置对不同静态压力作用下的两类含水炸药(乳化炸药和煤矿许用水胶炸药)的猛度进行测试.实验结果表明:不同的敏化方式和敏化剂对乳化炸药在静压作用下的爆炸性能有显著的影响.其中化学敏化的乳化炸药的猛度受静态压力影响最大,其在静压力为0.6MPa下拒爆,而玻璃微球敏化的乳化炸药的爆炸性能最好;膨胀珍珠岩敏化的乳化炸药和水胶炸药在静压力为0.1 ～ 0.6MPa范围内猛度值下降差值较小,水胶炸药的猛度下降率曲线比较平缓稳定.     

层厚比对TA1/X80复合板组织和性能的影响

为明确层厚比与对钛/钢复合板组织及力学性能的关系,推进TA1/X80层状爆炸复合板在油气运输、航空航天领域的应用,采用爆炸-轧制法,制备7种不同层厚比的TA1/X80层状复合板,通过拉伸、冲击、弯曲、硬度等实验研究层厚比对复合板组织、力学性能的影响,利用OM、SEM、EDS等检测实验分析断口形貌及断裂机制。结果表明:TA1/X80爆炸-轧制复合板界面以周期性波状咬合机制结合,组织均呈流线状,在过渡区Ti、Fe元素发生扩散;TA1、X80层厚比增加,复合板的抗拉强度、屈服强度、塑性、韧性、正弯强度、正弯挠度均呈线性降低趋势,背弯强度和背弯挠度线性增大,且随着向界面靠近,钢侧硬度降低,钛侧硬度升高;由钛侧到钢侧,拉伸断面由沿晶断裂机制过渡为准解理断裂机制,冲击断面由撕裂韧窝断裂机制过渡为等轴韧窝断裂机制。     

微型爆炸网络用DNTF/HMX基传爆药研究

为了使爆炸网络装药在实现高爆速、高安全和小临界尺寸传爆的同时满足装药均匀性好、爆速极差小的要求,以3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)和奥克托今(HMX)为主体炸药,以含能聚合物聚叠氮基缩水甘油醚(GAP)为粘结剂,配以其它助剂,设计出一种适用于微小尺寸爆炸网络的DNTF/HMX基传爆药配方,并采用微注射工艺将其装入到微型爆炸网络沟槽中。采用扫描电镜(SEM)表征了主体炸药颗粒粒径和形貌并观察和测试了装药表面;采用X射线衍射仪(XRD)测试了主体炸药和装药后炸药的晶型;采用直线传爆临界尺寸实验测试了传爆性能;采用撞击感度与冲击波感度实验测试了配方的安全性能。结果表明:配方的炸药组分固含量为85%,固化成型后装药表面平整,颗粒分布均匀,炸药晶型未发生变化,沟槽中装药密度可达1.6 g·cm~(-3)(理论密度的92%)以上。在此装药密度下,该配方的直线传爆临界尺寸为0.6 mm×0.6 mm,在0.8 mm×0.8 mm的沟槽中爆速为7558m·s~(-1),爆速极差为29 m·s~(-1);撞击感度特性落高为45.2 cm(5.0 kg落锤),冲击波安全性试验小隔板厚度值为8.74 mm。     

深水静压作用下含水炸药爆炸性能的研究

为得到含水炸药的爆速随静态压力变化的规律,采用特制的爆炸性能测试装置,通过改变静水表面的压力来模拟深水装药环境,对不同静压作用下两类含水炸药(乳化炸药和煤矿许用水胶炸药)的爆速进行测试。实验结果表明:含水炸药的爆速随着压力的增大而降低;乳化炸药受静态压力的影响较大,在静压力为0.3MPa下会发生拒爆,水胶炸药爆速下降率比较平缓稳定。同时,通过拟合得到了乳化炸药的爆速与压力和加压时间之间的关系式。本研究为含水炸药在水下爆破中的应用提供技术支持。     

低爆速爆炸焊接乳化炸药的制备与性能

为使乳化炸药的性能满足爆炸焊接用炸药的要求,采用乳胶基质与泡沫塑料和碳酸盐类矿物粉混合制得一种低爆速爆炸焊接乳化炸药。对该炸药的微观结构、流散性和机械感度进行了测试,研究了装药直径对炸药爆速的影响,并进行了不锈钢与钢板爆炸焊接实验。结果表明,该炸药颗粒内部含有空隙,颗粒形状极不规则,流散性好,撞击感度和摩擦感度均为0,当装填密度为0.81 g·cm-3时,炸药的猛度实测值为9.71 mm,当装药直径为16～50 mm时,爆速为1754～2439 m·s-1,基本满足金属板材爆炸焊接的要求。      

动压作用下敏化剂对乳化炸药破乳程度的影响

利用电导率仪测量了玻璃微球和膨胀珍珠岩两种敏化剂敏化的乳化炸药在动压作用前后的电导率变化情况,用电导率的大小来表征乳化炸药的破乳程度,分析了敏化剂的种类和含量对乳化炸药破乳程度的影响.结果表明,在相同的动压作用下,乳化炸药的电导率随着敏化剂含量的增加而增大,对于相同敏化剂含量的乳化炸药来说,玻璃微球敏化的乳化炸药的电导率小于膨胀珍珠岩敏化的乳化炸药,因此,玻璃微球敏化的乳化炸药的抗动压性能优于膨胀珍珠岩敏化的乳化炸药,适当降低敏化剂的含量,可以降低乳化炸药的破乳程度,提高乳化炸药的抗动压性能.     

钛粉对乳化炸药爆轰性能和热分解特性的影响

利用水下爆炸和猛度实验测试了添加不同钛粉含量的乳化炸药的爆轰性能,并与含铝乳化炸药进行了对比;运用微量量热仪对不同乳化炸药样品进行热分析实验,通过计算得到它们的热分解动力学参数。结果表明:含钛量为5%的乳化炸药,比冲量、冲击波能、气泡能较空白乳化炸药分别增加了14.95%、21.74%和19.90%,且冲击波参数随着钛粉含量的增加先升高后降低,在10%时达到最大值;与空白乳化炸药相比,含钛乳化炸药(含钛量为10%时)的猛度提高了17.6%,说明钛粉对乳化炸药的爆轰性能作用效果显著。计算得到含钛乳化炸药的表观活化能为193.48 k J·mol~(-1),较之铝粉和硼粉,钛粉对乳化炸药的热安定性影响作用最小。     

不同起爆方式对钛/钢复合板质量的影响

针对采用瞬发电雷管同时起爆多块复合板存在的爆破振动等有害现象,提出采用延时电雷管起爆,通过实验得到不同延时时间对应的安全板间距,进一步对比两种起爆方式下制备钛/钢复合板的外观品质、结合率及力学性能.当延时25 ms、50 ms,对应板间距分别大于临界板间距15 m、30 m时,采用延时电雷管起爆方式制备的钛/钢复合板性能完全满足要求,为延时起爆技术在爆炸复合中的应用提供了重要依据.     

不同敏化气泡载体敏化的乳化炸药减敏压力研究

测量了直径30 cm高压聚乙烯水袋中冲击波压力衰减规律,利用线性回归方法得到水袋中冲击波衰减曲线为p=72.237(3(√)Q/R)1.240 9MPa.采用水袋法测试3种气泡载体敏化的乳化 炸药临界减敏压力和临界压死压力.研究结果表明:玻璃微球、化学气泡、膨胀珍珠岩敏化的乳化炸药临界减敏压力分别为134.66 MPa、99.83 MPa、27.13 MPa;临界压死压力分别为332.22 MPa、218.82 MPa和45.09 MPa.气泡载体不同,乳化炸药随压力增加的平均减敏速率不同,玻璃微球敏化的乳化炸药最慢,化学气泡敏化的乳化炸药次之,膨胀珍珠岩敏化的乳化炸药最快.