GIBR叠层方片形发射药的燃烧特征

为了研究具有燃速渐增特性和分层结构的方片状发射药的燃烧特性,提出了该药的燃烧物理模型,以此模型建立了相应的形状函数,并对不同外层比例X1、燃速系数比K、药片厚度与宽度之比β条件下相对已燃质量Ψ、相对表面积σ随相对已燃厚度Z的变化进行计算和分析.通过射击试验和中止燃烧试验,对理论计算结果进行验证.结果表明,通过调整内外层比例、药型尺寸和燃速系数比,可以有效地控制分层结构片状发射药在不同时期的气体生成速率,而且实际燃烧规律与理论模型预测的结果基本一致,因此该物理模型基本反映了该种发射药的实际燃烧规律.

微气孔球扁药的常压燃烧特征

为了解由化学发泡工艺制备的单基微气孔球扁药的常压燃烧特征,用靶线法测量并分析装填成药柱的微气孔球扁药试样的表观质量燃速随堆积密度、平均粒径、装填条件及发射药初温的变化特征。结果表明,随着试样堆积密度的降低,单基微气孔球扁药的质量燃速逐渐增加,随试样装药直径和球扁药粒径增大,质量燃速显著提高;质量燃速对试样初温敏感,当初温由288 K提高到332 K时,质量燃速提高了4.5倍以上;装填药粒用的壳体材料和药粒装填高度对传火速度的影响不显著。

微气孔球形药的定容燃烧性能

采用密闭爆发器实验对微气孔球形药的定容燃烧性能进行了研究。结果表明,随着堆积密度的减小,孔隙率相应提高,压力上升速率加快,孔隙率与表观燃速系数呈指数关系;随着堆积密度的降低,动态活性曲线的峰值逐步提高,并表现出显著的燃烧渐增特性。

双乳液法制备微孔球形药的孔结构形成机制

为了揭示双乳液法制备微孔球形药孔结构的形成机制,分别在乳化、成球及溶剂蒸馏等过程中进行取样,并采用显微观察和图像分析方法探索了孔结构的形成和演变规律。结果表明:影响微孔球形药中孔结构形成的主要因素是乳化条件和溶剂蒸馏条件。硝化棉乳液中分散相水滴的形态及尺寸分布规律与成品微孔球形药中的孔结构及孔径分布规律基本一致。乳化条件决定球形药中孔的形貌特征;成球过程的工艺条件对孔径及孔的形貌无显著影响;溶剂蒸馏条件对孔径分布影响较大,溶剂蒸馏速度加快,孔隙发生聚集而导致孔径分布不均匀。通过降低溶剂蒸馏速度,成品颗粒中的孔结构均匀性可以得到有效改善。采用双乳液法制备的硝化棉基微孔球形药中的孔结构是由硝化棉乳液中的分散相液滴形态决定的。

单基微气孔球扁药的静电感度研究

对采用化学发泡工艺制备的具有不同物理特性的单基微气孔球扁药的静电火花感度进行了研究。由于微气孔球扁药堆积密度变化范围较大,对测试仪器的物料装载槽进行了改造,适当调整了放电距离,利用高速摄像的方法对发火概率进行了统计分析。研究结果表明:单基微气孔球扁药的堆积密度和粒径等对静电火花感度有显著的影响,随着堆积密度降低和颗粒直径的减小静电火花感度显著提高。当堆积密度低于0.3 g.cm-3时,单基微气孔球扁药的静电火花感度明显高于硝化棉。采用这种改进后的方法对这类低密度的多孔材料的静电感度进行测试基本可行。

硝化棉基微孔球形药的结构控制研究

为了有效控制硝化棉(NC)基微孔球形药的结构,通过调节工艺参数及引入烷烃溶剂等方法,探索颗粒直径、颗粒表面孔隙率和颗粒球形度的变化规律。结果表明:提高溶剂用量可以降低硝化棉溶胶及乳液的粘度,微孔球形药的平均粒径显著减小。在乳化发泡环节引入烷烃作为致孔剂,可以制备出表面开孔的微孔球形药,随着烷烃用量的增加,表面孔隙率逐渐提高,样品的比表面积也相应增加。采用浸析法进行溶剂驱除时,降低加水速度可以显著提高微孔球形药颗粒的球形度。通过调节工艺参数及在乳液中加入烷烃溶剂,实现硝化棉基微孔球形药结构的定量控制是完全可行的。

报废“双迫”药改制射钉弹用球扁药新工艺研究

为了解决'双迫'型废火药的处理和再利用问题,提出了一种制备射钉弹用球扁型发射药的新工艺.工艺过程包括:将经过粉碎的原料药粒分散到含有分散剂的水溶液中,加入适量的乙酸乙酯溶剂使药粒表层溶胀,在搅拌剪切力和界面张力的作用下,药粒的表面发生球形化转变,再经过洗涤、分级和烘干等处理,得到表面光滑的球扁药.研究得到的适宜工艺条件为:溶剂比1.0～2.0 ml·g-1,用水量为药粒的6.0倍,分散剂用量为水量的1.0%～2.0%,搅拌速率500～600 r·min-1(线速度4.0～5.0 m·s-1),溶胀温度和时间分别为65～68 ℃和30 min.成品球扁药的堆积密度由0.70 g·cm-3提高到0.95 g·cm-3以上,流出时间由7.5 s下降到4.0 s以下.在射钉枪上进行测试,其主要弹道性能达到PATMI标准的规定指标.

微孔型无烟烟花发射药装药技术

为了探讨微孔型无烟烟花发射药替代黑火药应用于地面礼花发射装药的可能性,研究了装药结构和装药条件对初速等发射效果的影响。分别改变装药量、发射药种类以及支撑环高度等装药条件,测试发射初速的变化规律,并通过光度计、声级计及激光透过率测试系统测定并对比了黑火药与无烟发射药装药的火焰强度、声响以及烟雾浓度等参数。结果表明:在发射筒内增加支撑环,可以解决发射残药的问题;随着装药量的增加、发射药传火速度提高及发射药粒径减小,弹头的发射初速逐步提高;微孔型无烟烟花发射药装药的声响同黑火药装药相近;采用微孔型无烟烟花发射药装药时发射筒口的火焰光强度、相对烟雾浓度远比黑火药装药低。微孔型无烟烟花发射药替代黑火药应用于地面礼花的发射装药是基本可行的。

微气孔球形药常压传火速度的测试方法

为了简便快速地测试微气孔球形药的常压传火速度,对靶线法、半圆槽法、直管法等传火速度测试方法进行了对比,研究了测试管材料的种类、外界气流、测试管长径比等条件对常压传火速度的影响规律。结果表明,在几种测试方法中直管法操作简便,偏差小,且不受外界气流的影响;随着测试管长径比的增加,直管法测得的传火速度逐步提高;采用底部开口状态测试管得到的测试结果比底部封闭的测试管得到的结果偏大近50%;采用透明的玻璃管作为测试管可以研究传火速度和药粒的点传火现象。采用透明玻璃管测试常压状态下微气孔球形药的传火速度是可行的。

碳纳米管在双基推进剂中的分散技术

为了改善双基推进剂的综合性能,拟将碳纳米管(CNTs)引入到双基药体系中,而其分散的均匀性可能影响添加效果,因此针对CNTs的分散方法进行了研究。首先将提纯处理后的CNTs经过高剪切力机械分散和超声波分散方法在溶剂中预分散,然后按0.25%～4%的添加量采用微胶囊分散工艺和溶剂法捏合工艺将CNTs分散到双基推进剂基体中,最后采用压延工艺将药团或药粒进行成型加工,分别用光学显微镜和扫描电镜研究了CNTs在双基推进剂基体中的分散状态。结果表明,采用高剪切力机械分散和超声波分散均有利于CNTs在溶剂中的预分散;采用微胶囊工艺可将CNTs团块在双基推进剂中分散到1μm以下,分散效果明显优于捏合工艺;经过压延成型CNTs达到完全分散的效果。

基于1,2,3⁃三唑骨架的含能化合物研究进展

本文综述了自20世纪60年代以来构建1,2,3⁃三唑类含能材料的4种主要方式以及相应的研究进展,包括:1)基于1⁃氨基⁃1,2,3⁃三唑构建的含能化合物;2)基于二氰基1,2,3⁃三唑构建的含能化合物;3)叠氮参与环合反应制备1,2,3⁃三唑类含能化合物;4)1,2,3⁃三唑参与构建的稠环类含能化合物。通过对具有代表性的1,2,3⁃三唑含能化合物的分子结构以及相应的理化特性进行分析,深层次地理解含能材料的结构对其能量水平以及稳定性的影响。同时,对性能突出的1,2,3⁃三唑含能化合物的潜在应用价值进行了展望,为设计和开发下一代高能量密度材料提供参考。

2,6-二氨基-3,5-二硝基吡啶-1-氧化物含能配合物的制备及性能研究

为了寻找高效、钝感的含能催化剂,合成了Ni(Ⅱ),Cu(Ⅱ)和Fe(Ⅱ)3种2,6-二氨基-3,5-二硝基吡啶-1-氧化物(2,6-diamino-3,5-dinitropyridine-1-oxides,ANPyO)的过渡金属配合物,并通过红外、元素分析、TG-DTG等手段对配合物进行了分析。用差示扫描量热法(Differentialscanning calorimetry,DSC)测试了3种配合物分别与环三亚甲基三硝胺(1,3,5-trinitrohexahydro-1,3,5-triazine,RDX)、环四亚甲基四硝胺(Octahydro-1,3,5,7-tetranitro-1,3,5,7-tetrazocine,HMX)、纤维素硝酸酯(Nitrocellulose,NC)和铝粉(Aluminum,Al)的相容性,结果表明Ni(Ⅱ)与Cu(Ⅱ)配合物与接触材料有较好的相容性;用Kissinger法和Ozawa-Doyle法对配合物热分解过程中第一放热峰的表观活化能进行了计算;感度测试结果表明:配合物感度较ANPyO有一定程度的降低,是不敏感的含能材料。研究了3种配合物对高氯酸铵(Ammonium perchlorate,AP)热分解催化效果的影响,结果表明:3种配合物都可以使AP的高温分解峰温提前,使分解速度加快,对AP具有良好的催化作用,其中Cu(Ⅱ)配合物催化效果最佳。

溶剂浸析法制备硝化棉基微孔球形药

为简化硝化棉基微孔球形药的制备工艺,使内部孔结构更加均匀,研究了一种新的制备工艺——溶剂浸析法。改变溶剂蒸馏工艺后期的溶剂驱除方式,由升温蒸馏方法改为水溶液常温浸析方法,并与溶剂蒸馏法工艺进行对比。探讨了两种工艺参数对球形药形貌、粒径、内部孔结构的影响。用扫描电镜及Hope Image软件表征了硝化棉基微孔球形药的结构。结果表明,用溶剂浸析法工艺制备的硝化棉基微孔球形药表面光滑,粒径主要集中在20μm左右,球形度为0.89,比溶剂蒸溶法提高约20%,孔隙率为92%,比溶剂蒸溶法提高约10%。溶剂浸析法工艺制备的硝化棉基微孔球形药内部孔结构分布更均匀。

废弃复合推进剂组分回收与资源化利用

废弃复合推进剂是一种具有特殊性质的危险品,必须安全妥善处理,以焚烧为主的传统处理方法难以满足保护环境和能源利用的要求,各国对废弃复合推进剂的处理与回收利用进行了多方面的研究。从复合推进剂中有效成分的回收和资源化利用两个方面介绍了废弃复合推进剂的处理利用情况,其中有效成分的回收主要是高氯酸铵和铝粉,资源化利用主要是通过把废弃复合推进剂作为辅助燃料或作为民用炸药的组分,也可制成其它火工品等。有效成分的回收和资源化利用具有安全、环保、工艺简单等优点。

TANPyO及其金属配合物的合成与性能

用2,4,6-三氨基-3,5-二硝基吡啶-1-氧化物(TANPyO)作配体,合成了两种过渡金属[Ni(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)]配合物,并用红外、元素分析、DSC、TG-DTG进行了表征。研究了两种配合物对高氯酸铵(AP)热分解的影响。按GJB772A-1997测试了TANPyO的感度。结果表明,配合物的热分解过程仅由1个剧烈放热峰组成,剩余残渣为金属氧化物。两种配合物使AP高温分解峰温度分别提前47.14℃和98.24℃,分解速度加快,放热量增加,显示这两种配合物对AP热分解有良好的催化效果。撞击落高为300cm,摩擦感度和静电火花感度均为0,表明TANPyO是一种非常钝感的含能材料。

退役复合固体推进剂中AP提取的工艺研究

为了对退役复合固体推进剂中有效成分进行回收利用,研究了以水作为提取介质提取氧化剂组分高氯酸铵(AP)的工艺条件。探讨了各工艺参数对AP提取率的影响规律,用扫描电子显微镜对提取前后物料的形貌进行表征。结果表明,提取温度、时间及药片厚度是影响A P提取率的主要因素,搅拌速率对AP的提取率基本无影响。适宜的提取工艺条件为:提取温度为80℃,时间为6h,料液比为1∶5,药片厚度为2 m m,提取次数为2次。采用水作为提取介质提取复合固体推进剂中的A P,提取率可达87%以上。

邻苯二甲酸二丁酯含量与发射药燃烧游离碳生成量的关系

采用最小自由能法计算研究了邻苯二甲酸二丁酯(DBP)对双基发射药燃烧生成游离碳的影响规律。结果表明,双基发射药配方中,DBP的含量对其燃烧生成游离碳有显著影响。该发射药的燃烧具有一个游离碳生成的DBP临界含量值,超过该临界值,游离碳的生成量将随着DBP含量的增加而逐渐增加;提高配方中的硝化甘油含量和降低燃烧平衡压力可使该临界值升高。在计算研究基础上,建立了双基发射药燃烧生成游离碳的DBP临界含量值与硝化甘油含量以及燃烧平衡压力之间的关系函数。

单分散钴纳米粒子的制备及其对二硝酰胺铵(ADN)的热分解作用

采用氢电弧等离子体法在惰性气氛中制备了单分散的高纯度纳米Co粉。利用透射电子显微镜(TEM)和相应选区电子衍射(SAED)、比表面吸附仪、X射线衍射(XRD)等手段对样品的粒度、形貌、比表面积、成分进行了表征。将纳米Co粉按不同比例与二硝酰胺铵(ADN)制成复合粒子,并用差热分析(DTA)考察了不同比例的纳米Co粉对ADN的热分解催化作用。结果表明,在ADN中加入纳米Co粉,可使ADN的分解峰温明显降低,比例越大,分解峰温的降低也越多,且表观分解热显著增大,说明纳米Co粉对ADN有较强的催化作用。

纳米核壳金属粉的制备及对高氯酸铵的热分解效应

采用还原反应制备了约15nm的钴硼(CoB)金属粉,为了防止纳米金属粉在空气中被氧化,通过化学置换反应制备了银包纳米CoB(Ag-CoB)的纳米核壳金属粉,其形貌与组成分别通过电子透射显微镜(TEM)与X射线衍射(XRD)进行表征。对纳米金属粉(Ag-CoB)与未包银的CoB金属粉的抗氧化性通过热重分析进行了对比,另外,利用差热分析对两种金属粉对高氯酸铵(AP)的催化热分解作用进行了比较。结果表明:(Ag-CoB)金属粉的抗氧化效果好;纳米CoB金属粉和包银后的Ag-CoB金属粉对AP的催化效果都较好,经过包银后的Ag-CoB金属粉对AP的催化效果明显好于未包银的金属粉,达到了包覆的目的。

礼花用亮珠对典型固体材料引燃特性

基于红外热像和热电偶测温技术,通过建立亮珠模拟发射装置及引燃实验平台,研究不同状态下亮珠的燃烧温度及对典型固体材料的引燃特性。结果表明,直径10 mm亮珠燃烧持续时间2~3 s,燃烧过程中最高温度达1461益。亮珠被发射并飞行32 m后仍在燃烧,且温度为995益。在特定的引燃方式下,亮珠可将聚氨酯泡沫、塑料草坪引燃。通过理论计算与实验测试结果的结合,得到固体材料特征直径计算公式及亮珠引燃判据。该研究结果可为开展礼花燃放过程中的火灾风险评估提供依据。