TATB对熔铸炸药烤燃过程传热及响应特性的影响研究

为提高弹药安全性,研究TATB组分含量对熔铸炸药烤燃过程传热及响应特性的影响规律。采用3D-Fluent软件对熔铸炸药烤燃过程开展仿真计算,预测不同TATB含量熔铸炸药烤燃过程的响应时间及温度,结合烤燃试验验证仿真预测炸药反应的准确性。结果表明,烤燃过程中炸药内部梯度化温度及应特性与介质的传热系数密切相关。TATB含量的增大能够通过改变烤燃条件下的响应温度和时间来提高炸药的热安全性,且通过仿真计算方法预测炸药响应温度和时间可靠性较好。

聚合物基与传统熔铸载体炸药的工艺性差异研究

为了研究聚合物基熔铸炸药与传统结晶型熔铸载体炸药装药工艺性能的差异,采用载体微观凝固形态检测、熔铸炸药流变性能测试、X光缺陷检测、凝固过程中温度-时间变化曲线检测、药屑状态观测等方法,对聚合物基熔铸炸药与传统结晶型2,4-二硝基苯甲醚(DNAN)基、3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)基熔铸载体炸药的微观凝固特征、流动性能、缺陷分布、凝固过程释热、药面处理方式进行了研究。结果表明,聚合物基熔铸炸药载体凝固过程中未出现明显的固液结晶面;随着固体质量分数的提高,炸药流动性降低,但3种炸药均具有满足装药需要的流动性;DNAN基、DNTF基熔铸炸药凝固缺陷呈现不规则、缩孔深的凝固补缩特点,聚合物基熔铸炸药凝固收缩则体现出小幅度、集中、规则的收缩塌陷特点;DNAN基、DNTF基熔铸炸药凝固过程中存在过冷及结晶潜热释放现象,聚合物基熔铸炸药凝固不存在过冷和结晶潜热释放,且装药中心达到同一温度的时间明显短,有利于装药效率的提高;3种配方均具有良好的机械、热和静电安全性;聚合物基熔铸炸药呈现出良好的塑性,后处理比DNAN基、DNTF基熔铸炸药更容易。通过综合分析,聚合物基熔铸炸药综合装药工艺性能优于传统结晶型熔铸炸药。

基于条件变分自编码器的熔铸炸药成型缺陷快速模拟和预测

为了实现凝固缺陷的快速模拟和预测,提出了一种基于条件变分自编码器(CVAE)的熔铸炸药成型缺陷预测模型;以注液温度、冒口预热温度等工艺参数为条件,通过条件变分自编码器建立工艺参数与熔铸炸药缺陷的条件概率模型;采用多层神经网络和变分推断方法结合进行模型训练,实现了RHT和DNP基熔铸炸药凝固成型缺陷预测。结果表明,成功构建了熔铸炸药凝固过程数值模拟的条件概率分布,实现了基于仿真数据的RHT和DNP基熔铸炸药凝固缺陷预测;与有限元直接数值计算结果比较,CVAE算法计算缺陷位置的准确率可达到99%,计算时间小于2 s;CVAE在熔铸炸药缺陷概率分布建模上具有性能高、泛化性强的特点,能有效实现熔铸炸药成型缺陷的智能预测。

熔铸炸药凝固工艺与在线监测技术研究进展

熔铸炸药的凝固过程是其开发与生产的重要环节,凝固与装药质量对产品的爆轰性与安全性起着关键作用。基于国内外研究工作,从有限元仿真、凝固成型工艺以及在线检测方法3个方面系统论述了熔铸炸药凝固成型技术的发展。总结了有限元仿真在熔铸炸药浇铸和凝固过程中流场、温度场和应力场模拟方面的发展,阐述了凝固缺陷的形成以及不同工艺对凝固的作用行为,探讨了温度、应力应变、粘度以及内部结构等在线监测技术在熔铸炸药高质量精密成型技术中的应用。熔铸炸药装药仿真方法、凝固工艺优化以及在线监测技术的发展能够为凝固装备设计研发、凝固产品质量提升等提供重要理论和技术指导。未来,熔铸炸药装药凝固技术的发展需要在设备-物料模型构建、工艺设备安全、工艺条件精准控制、实时信息监控以及在线监测与自适应调控等方面进一步完善和应用。

DNP基熔铸炸药的力学性能和失效准则

3,4-二硝基吡唑(3,4-dinitropyrazole,DNP)基熔铸炸药由于兼具高能量和高安全性,在含能材料领域具有广阔的应用前景,研究该炸药在不同应力状态下的力学性能和失效形式,将对其工程化提供理论和试验支撑。采用美国伊斯特朗(INSTRON)5965万能材料试验机、分离式霍普金森压杆对DNP基熔铸炸药典型配方进行准静态压缩力学性能、动态压缩力学性能以及准静态拉伸力学性能测试,分析添加剂(Cellulose Acetate Butyrate,CAB)含量、应变率等因素对力学性能的影响,研究DNP基熔铸炸药在准静态压缩、动态压缩和准静态巴西劈裂条件下的失效形式。研究结果表明:DNP基熔铸炸药的抗压强度整体随应变率的升高而增加;在准静态加载下,抗压强度随着添加剂含量的增加而降低,而在动态加载下则呈相反的变化趋势,当添加剂含量达到一定值时,熔铸炸药的抗拉强度显著提高;不同加载条件下DNP基熔铸炸药满足的强度失效准则不同,其中准静态压缩符合最大剪应力准则,动态压缩符合最大拉应变准则,巴西圆盘试验符合最大拉应力准则。

液-固耦合的熔铸装药颗粒运动特性

为了研究熔铸装药凝固过程中颗粒运动特性,以含铝的DNAN基混合炸药为对象,基于欧拉-拉格朗日方法建立了三维非稳态液-固两相流模型,分析了铝粉颗粒在熔融态炸药中的运动规律,研究了熔融态炸药表观黏度和铝粉颗粒大小对颗粒运动的影响。结果表明,凝固过程初期铝粉颗粒整体保持向下运动趋势,随着熔融态炸药内部形成温度梯度以及环流的产生,在受冷凝固区域会形成中部颗粒上浮、四周颗粒下沉的运动现象,而在未受冷区域会形成中部颗粒下沉、四周颗粒向上的运动现象,最终导致颗粒分布不均,影响成型炸药的组分均匀性;同时发现铝粉颗粒直径越大,熔融态炸药表观黏度对颗粒运动速度影响越大,随着颗粒变小,表观黏度的影响减弱。说明对于含铝DNAN基炸药,根据炸药黏度范围合理匹配铝粉颗粒大小会有效防止发生铝粉颗粒沉降现象。

航空用高品质7050铝合金大规格扁锭熔铸技术研究

7050铝合金具有密度低、强度高、热加工性能优异等优点,在航空航天结构件上应用广泛。但在7050铝合金大规格铸锭半连续铸造过程中,存在热裂、成形困难、严重显微疏松和氧化夹杂等问题。本研究开发了大规格扁锭半连续铸造过程中合金熔体冶金质量控制技术,系统考察了精炼工艺、晶粒细化技术对大规格扁锭品质的影响规律,确定了大规格扁锭铸造工艺。结果表明,优化工艺制度能严控熔体内氢和夹杂物含量,采用Al-Ti-C晶粒细化工艺制度将晶粒度控制在1~1.5级,高质量的熔体质量缓解了合金凝固收缩应变,极高比例地解决了扁锭开裂问题。最终,形成了一套适用于大规格7050合金扁锭的熔铸工艺制度。

不同温度下RDX基熔铸炸药的力学性能研究

为了探究温度对RDX基熔铸炸药的力学性能影响,采用了单轴压缩试验和直接拉伸试验,利用颗粒流数值模拟软件建立相应的数值模型并进行数值模拟试验,对不同温度下RDX基熔铸炸药的力学性能进行了研究。结果表明,研究不同温度下试样在不同应力状态阶段的微观损伤机理,发现温度显著影响试样的抗压强度、抗拉强度和弹性模量,抗变形能力明显依赖于温度。随着温度的升高,试样的峰值强度增大,弹性模量先增大后降低。根据微观裂纹、接触力链以及颗粒位移场的发育演化过程可以看出,温度越低,试样破坏后分块数越少,越容易出现应力集中现象,发生局部破坏,试样完全破坏后,裂纹数量随温度降低而减少,接触力链数量增大,颗粒位移方向由复杂分散逐渐有序,抗变形能力增大。

基于凝固前沿演变特征的熔铸装药成型工艺参数智能优化

熔铸装药成型过程中药浆凝固前沿的轮廓特征与成型后药柱内的缩孔缩松等缺陷具有显著相关性。为改善熔铸装药成型质量,提出凝固前沿轮廓特征度量指标,探究该指标与药柱缩孔缩松体积和最大孔隙率等缺陷的相关性。通过熔铸装药温度场仿真数据集训练装药关键工艺参数与药浆二维瞬态温度场的B样条神经网络模型,进而建立工艺参数与指标参数的代理模型,再基于遗传算法以极大化凝固前沿轮廓特征度量指标为目标,对装药关键工艺参数进行优化。研究结果表明:工艺参数组由初始参数P^(0)=[100,85,0.25,0.25,90,5,0.6]^(T)优化至最佳参数P^(*)=[91.725,94.961,0.498,0.151,100,6,0.595]^(T)后,缩孔缩松体积和最大孔隙率等成型质量参数由19.832 mm^(3)和4.71%降至3.129 mm^(3)和0.66%,实现了熔铸装药成型质量的快速预测和优化;新提出的方法为熔铸装药的工艺优化提供了新思路和新策略,为高性能装药的发展贡献了解决方案,对提高生产效率、降低成本以及确保成型质量一致性具有借鉴意义。

振动对铜钢双金属熔铸复合材料凝固组织的影响

通过在铜钢双金属熔铸工艺的冷却过程中对铸件施加机械振动,研究在0.2 mm振幅条件下,振动频率对铜合金凝固组织和铜钢双金属结合面的影响。结果表明:在铸件冷却阶段对其施加振幅0.2 mm、频率40 Hz的机械振动能够有效细化铜合金侧凝固组织,布氏硬度和组织均匀性显著提升,铜合金晶粒尺寸减小并由枝晶转化为等轴晶,铅元素偏析和聚集现象得到明显改善,有效消除气孔和显微缩松。铜合金和钢基体之间形成冶金结合,未振动和施加振动后剪切断裂模式均为混合断裂,振动后由于α+δ硬脆相的分布发生改变而使剪切强度有所降低。

铜合金熔铸设备技术要点探讨

铜合金熔铸是一种常见且广泛应用的金属加工方法,在各个领域都有重要的应用。本论文将重点探讨铜合金熔铸设备的技术要点,包括设备结构与工艺参数以及铜合金铸造过程中的温度控制和冷却方式等。通过对这些关键技术要点的研究,可以更好地优化铜合金熔铸设备的性能,提高生产效率和产品质量。通过本论文的研究与实践,我们希望能为铜合金熔铸设备的设计和应用提供有益的参考,促进金属加工行业的发展和进步。

一种电子束熔炼用供料、熔铸拖锭装置研制

电子束熔炼具有高真空、高能量密度、可精准控制等特点,被广泛应用于难熔金属行业。本文依托核工业理化工程研究院电子枪技术和LT102真空装置,设计研制了一套难熔金属电子束熔炼用供料、熔铸拖锭装置。主要阐述了供料、熔铸拖锭装置的设计技术要求,针对难熔金属进行了熔炼功率计算,并对结构设计功能进行了详细介绍。所研制的供料装置具有多工位、换料功能,拖锭装置具备水冷、下拉、旋转功能。最终装配测试的供料、熔铸拖锭装置性能满足设计要求,整体熔炼实验中设备运行良好。

350 kt/a锌熔铸生产线综合自动化系统及应用

根据某冶炼厂年产35万t两条锌熔铸生产线总体设计和工程项目建设,在生产线装备设计制造基础上,通过综合自动化与信息化技术,实现锌熔铸流程生产设备以及过程参数的实时在线监测与流程自动化,开发一套管控一体化的综合自动化系统,提升锌熔铸装备及生产水平,提质降本。本文从熔铸生产线控制系统、视频监控系统和三维可视化系统等几个方面进行阐述,为同类锌熔铸生产线综合自动化系统建设提供参考。

3D打印陶瓷铸型+微波熔铸技术

总部位于新西兰的初创公司Foundry Lab(铸造实验室)推出了一种新的铸造技术,该技术使用陶瓷打印铸型(模具)、铸造合金金属块和微波产生的热量在大约8小时内铸造出一个铸件。现在数字金属铸造(Digital Metal Casting,DMC)系统在美国有售。在传统铸造厂手中,该系统可以向其现有的生产方法中添加一个新技术手段,以前所未有的速度为金属铸造机器提供原型设计,以及生产具有测试价值和可马上应用的小批量铸件。

自蔓延熔铸制备CuCr合金的基础研究

提出了将自蔓延高温合成技术与传统冶金手段相结合的SHS熔铸技术 ,充分利用自蔓延高温合成的优点 ,以CuO ,Cr2 O3 和Al为原料 ,制备CuCr合金触头材料。通过对CuO Cr2 O3 Al反应体系的绝热温度计算及热力学分析 ,确定该体系自蔓延反应进行的可行性 ,并对反应后液态金属Cu和金属Cr的冷凝过程进行了初步的分析与计算。结果表明合金液在金属模和石墨模中的冷却速度都比较快 ,且在石墨模中冷却效果更好些。实验证实该工艺可行 ,并得到了铸态结构的合金体。

高温合金激光表面熔铸涂层组织与性能的研究

研究了高温铸造镍基合金ＧＨ３３激光表面熔铸镍基合金涂层的组织与性能。结果表明，基体对涂层合金的稀释较小，涂层与基体之间形成良好的冶金结合；Ｘ射线衍射分析表明，涂层基体组织为γＮｉ枝晶，枝晶间为γＮｉ、Ｍ２３（ＣＢ）６、Ｎｉ３Ｂ、Ｃｒ２Ｂ、ＣｒＢ、ＷＣ。涂层显微硬度分布均匀，涂层耐磨性能较基体高１０倍以上。通过组织与性能的综合评价，得出了激光熔铸涂层的最佳工艺参数。

自动化银锭熔铸技术在生产线的应用实践

介绍了银锭熔铸的工艺技术现状,包括传统熔铸工艺和全自动熔铸工艺技术的特点和不足。以500 t/a铸银规模为设备选型基准,对比分析了无火焰隧道式和腔体式熔铸工艺在主要设备投资和经营成本方面的差异,为银锭熔铸工艺改造方案的选择提供参考和建议。

脱氧剂Cu-10P对真空熔铸Cu-10Sn-3Pb-4Ni合金微观组织和力学性能的影响

Cu-10Sn-3Pb-4Ni合金由于较高的Sn含量以及凝固组织中存在硬脆δ-Cu41Sn11相,具备较高的强度、硬度和耐磨性,广泛应用于具有高速滑动摩擦场景的机械部件中。本文通过真空感应熔炼Cu-10Sn-3Pb-4Ni合金,采用光学显微镜、X射线及荧光探伤对添加脱氧剂Cu-10P前后Cu-10Sn-3Pb-4Ni合金的组织和力学性能进行测试表征。结果表明,添加0.05%(质量分数)脱氧剂Cu-10P后,铸锭组织更加均匀,树枝晶的生长更加充分,δ相的生长得到抑制。铸锭的边缘抗拉强度由323 MPa提升到了342 MPa,断后伸长率由12.5%提升到了16.5%;铸锭芯部抗拉强度由300 MPa提升到了324 MPa,断后伸长率由11%提升到了19%。

中铝西南铝熔铸厂试制成功某新型大规格铝合金方锭

近日,某大规格新型铝合金方锭在西南铝熔铸厂试制成功,为该新产品后续轧制研究提供了铸锭保障。该合金具有质量轻、强度高、拉伸性能好、价格低等优势,是国内某科研机构和西南铝合作研发的新型高强韧铝合金材料。但该合金熔铸成型较困难,极易出现裂纹、夹渣等异常情况,从而导致铸锭报废。

熔铸炸药的研究进展

综述了DNAN、TNAZ、DNTF、M eNQ四种可作为熔铸载体炸药的国内外研究现状,介绍了它们的合成方法、物理化学与爆轰性能、相容性、熔铸配方以及国内外在为其熔铸所做的最新研究成果,为促进上述载体炸药能更好地应用到熔铸中提供必要的参考数据。其中DNAN已经在美国投入到实际熔铸应用中,TNAZ、DNTF、M eNQ处于合成放大阶段和熔铸应用初级阶段。这些炸药的研究和应用将推动无TNT熔铸时代的到来。