Pickering乳液聚合法制备TATB/HMX基复合微球

为了提升HMX的安全及应用性能,采用Pickering乳液聚合法,以固体粒子氧化石墨烯(GO)为稳定剂,分别以聚醋酸乙烯酯(PVAc)和聚苯乙烯(PSt)为黏结剂制备了两种TATB/HMX基复合粒子;通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)和X射线光电子能谱仪(XPS)对样品进行了表征,并测试了其撞击感度和摩擦感度。结果表明,制备的TATB/HMX基复合粒子均为表面均匀密实的球形颗粒,所含HMX和TATB的炸药晶型均未改变;与HMX原料相比,复合粒子的表观活化能(E_(a))提高,其中TATB/HMX/PVAc/GO复合粒子的E_(a)提高了44.18 kJ/mol,TATB/HMX/PSt/GO的E a提高了40.5 kJ/mol;撞击感度和摩擦感度明显降低,以PVAc为黏结剂更适合复合粒子的制备,其临界撞击能量由5.5 J提升至60 J,临界摩擦压力由128 N提升至324 N,说明制备的复合微球的热安全性和机械安全性大大提高。

TATB/HMX共晶炸药的制备及性能研究

采用溶剂/非溶剂法,在超声辅助的情况下,制备了TATB/HMX共晶炸药;探究了TATB/HMX共晶技术的影响因素;计算了TATB/HMX共晶炸药的理论密度和理论爆速;采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和差示扫描热量法(DSC)对其进行表征和热分析,并测试了其撞击感度。结果表明,制备TATB/HMX共晶的最佳工艺条件为:以[Emim]Ac/DMSO为复合溶剂,TATB和HMX投料比(摩尔比)为3∶7,温度为80℃,搅拌速率为500r/min;与原料相比,TATB/HMX共晶分子在结构上发生改变;TATB/HMX共晶炸药颗粒大小约为2μm,形貌为六边形晶体;共晶炸药的热安定性优于原料HMX,其特性落高比原料HMX高74cm,撞击感度明显降低;理论密度为1.891g/cm^3,理论爆速为8.758km/s,表明其爆炸性能良好。

制备纳米氧化铝的研究

以硫酸铝溶液和氨水为原料,用喷射沉淀法制备纳米氧化铝,分析了溶液浓度和干燥方式对Al2O3前驱体粒度的影响。将浓度0.2mol/L的Al2(SO4)3与4.5%的NH3·H2O进行喷射实验,冷冻干燥,在1200℃下烧结,经XRD及粒度测试可知,产物平均粒径为30.9nm的αAl2O3。

非溶剂制备细化HMX及其性能表征

以二甲基亚砜为溶剂,用喷雾重结晶细化法制备了HMX,研究了非溶剂(水、乙醇、氯代烷烃)的种类、溶剂与非溶剂的体积比以及非溶剂的温度对HMX晶体形貌的影响并分析了其影响机理。采用扫描电子显微镜(SEM)、激光粒度分析仪、X射线衍射仪(XRD)、差示扫描热量法(DSC)对其进行了表征和热分析。测试了细化HMX和原料HMX的撞击感度。结果表明,HMX细化最佳工艺条件是以35℃乙醇为非溶剂,溶剂与非溶剂体积比为1∶40,此时可获得中值粒径为616nm、粒径分布均匀、趋于球形且表面光滑的亚微米HMX;亚微米HMX表观活化能比原料HMX降低了13.75kJ/mol,与原料HMX相比具有更好的热安定性,特性落高从34.05cm升至79.10cm,撞击感度显著降低。

表面活性剂对HMX基PBX性能的影响

采用溶液-水悬浮法,以F2602为黏结剂,Span-80、Tween-80、PVA、糊精为表面活性剂,制备了HMX基PBX;采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、差式扫描量热仪(DSC)对其进行了表征和热分析,并测试了其撞击感度。结果表明,加入表面活性剂包覆后未改变HMX的晶体结构;以Span-80为表面活性剂时包覆得到的HMX基PBX表面最光滑,包覆密实且无明显外漏现象;加入表面活性剂Span-80、Tween-80、PVA、糊精后得到的HMX基PBX的表观活化能分别为438.05、217.74、406.64、356.14kJ/mol,与未加表面活性剂的样品相比降低了35.52、255.83、66.93、117.43kJ/mol;加入Span-80的HMX基PBX热爆炸临界温度约上升1℃,表明对PBX的安定性无明显影响,撞击感度特性落高(H50)由44.9cm增加到63.2cm,提高了40.76%。

CL-20/TATB粘结炸药制备及其表征

使用钝感炸药三氨基三硝基苯(TATB)对高能炸药六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)进行包覆和降感处理,制备过程中以1%的Estane作为粘结剂,5%的TATB作为钝感剂,采用水悬浮法制备了CL-20基PBX,并对其进行SEM、XRD、DSC以及撞击感度性能测试。结果表明:TATB可以有效地包覆在CL-20表面,在包覆过程中CL-20晶型未发生改变;与未添加TATB的CL-20/Estane粘结炸药相比,热爆炸临界温度提升了0.08℃,活化能提高了7.09k J·mol-1,并且其撞击感度明显降低,特征落高(H50)由30.64cm提升至44.57cm,提升了45.5%。

某装药弹振动特性的安全分析

为分析某装药弹的振动特性,并为该弹提供必要的力学数据,建立某装药弹模态方程。采用ANSYS软件对该弹振动特性进行了数值模拟,利用Block Lanczos法求解,得到前10阶振动固有频率和振型。分析结果表明:低阶频率主要以摆动和转动为主,高阶频率主要以弯曲扭动为主,低阶频率对该弹的影响比较小,高阶频率对该弹的影响比较大,尤其是7～10阶频率,该弹的主振频率为1053.8 Hz,为该弹的优化设计提供科学依据,在加工、储存、运输和使用条件下应低于该频率;为验证该方法可信度,采用某小型装药弹进行了实验验证,实验结果和仿真结果偏差小于1%;同时证明该有限元数值分析的方法是经济可靠的。

爆炸等离子化合器的设计

为研究爆炸合成超硬材料,运用动力系数法设计一台50 gTNT当量可重复使用的爆炸等离子化合器,主体材料采用16MnR钢,圆柱形结构,筒体内径800 mm,圆柱形筒体长350 mm,两侧为标准椭圆形封头,应用H.L.Brode,Kinney and Graham,W.E.Baker 3种方法计算得入射超压最大值为8.425×105Pa,相应反射超压为44.295×105Pa,运用动力系数法计算得50 gTNT等效静载荷为2.5 MPa,壁厚设计为10 mm,采用自动埋弧焊。经有限元分析、3 MPa水压和50 gTNT爆轰实验,化合器完整,无破裂或塑性变形;经过10-3Pa的抽真空实验,保压0.5 h无泄漏。说明该设计方法科学可行。

氢气含量对电弧等离子法制备纳米Ni粉影响的研究

采用电弧等离子法在惰性气体氩气和氢气中制备得高纯纳米Ni粉。研究结果表明:在一定电流(185A)下,产率随氢气与氩气比率的增大先增大后减小,当氢气与氩气比为1∶1时产率达到最大值,其值为9.7g/h;而粒度随氢气与氩气比率的增大逐渐增大,当氢气与氩气比达到3∶2时,粒度增大减缓,最大平均粒径为52nm。由SEM扫描图知,该法制备的粒子为球形颗粒,表面光洁。X射线衍射(XED)分析知,该方法制备的Ni粉与标准卡片4-850的镍基本一致,说明是FCC结构。

C_6H_2(NO_2)_3ONH_4的晶形控制与性能表征

采用苦味酸和氨水制备出不敏感单质炸药苦味酸铵(C_6H_2(NO_2)_3ONH_4)。在此基础上研究晶形控制剂聚乙烯醇对苦味酸铵形貌及性能的影响,用SEM、XRD、DSC对其进行分析,并测试其撞击感度。结果表明:晶形控制的苦味酸铵性能有很大改观,其为粒径0.5μm的类球形,X射线的衍射角和特征峰没有变化,较原样品表观活化能提高4.701 k J·mol-1,热爆炸临界温度提高13.63℃,特征落高(H50)提高7.25%。研究表明通过晶形控制的苦味酸铵更钝感,具有较好的热安定性。

装药弹动态应力有限元分析

为研究装药弹输弹过程安全性,采用ANSYS软件进行了动态应力分析。在有限元数值模拟中,一种是按实弹进行;另一种将弹体进行了合理简化,简化后可减少计算量的1/3,且结果相差不多。应力集中主要出现在弹壳部分,最大值为0.00117 MPa,与药柱屈服极限8.67 MPa相差甚远;所产生的变形的最大值为6.05×10-9m,非常微小,可以恢复。在有限元计算中采用保守的约束条件,实际输弹过程比以上值小,安全性得到保证。

抗锈蚀耐磨损复合导电性涂层的研制

研制了一种抗锈蚀耐磨损复合导电涂料 ,该涂料具有较好的导电性、耐磨性和一定的强度。同时分析和比较了 10 0目粗石墨粉和纳米级细石墨粉导电填料、石墨含量以及使用超声波振荡对其性能的影响。

喷雾干燥法制备球形RDX的工艺优化

以丙酮为溶剂,采用喷雾干燥法制备了微米级球形RDX,研究了入口温度、进料速率、喷雾气体流速和溶液浓度对所得RDX颗粒形貌的影响。通过扫描电镜(SEM)分析了不同工艺条件下制备的RDX的球形化效果,用DSC分析了其热分解特性,并测试了其撞击感度。结果表明,制备球形RDX的最佳工艺条件为:入口温度为60℃,进料速率为1.5mL/min,喷雾气体流速为357L/h,原料RDX质量分数为1.9%,抽气流速为40m3/h。在此工艺条件下,获得了中值粒径为2.82μm、表面较光滑的球形RDX颗粒。与原料RDX相比,球形RDX的热分解表观活化能降低了2.33kJ/mol,特性落高从19.98cm升至54.70cm,表明球形RDX的撞击感度明显降低。

不同配比安全点火药B/KNO_3的研究

为研究可靠点燃主装药,性能稳定的B/KNO3点火药,对不同配比的B/KNO3进行配制并对其性能进行测试。不同配比B/KNO3在火焰感度、静电火花感度、撞击感度、摩擦感度4项外界刺激中,除了对撞击非常钝感之外,对其他3项外界刺激敏感。在不同比例的药中,以B/KNO3比例为50:50,粘结剂为X的药火焰感度最高,稳定性好;静电火花感度随B/KNO3中B比例提高而降低,摩擦感度随B/KNO3中B比例提高而提高,但当中B比例从40%提高到50%时,这两感度改变不多。分析得出B/KNO3比例为50:50,粘结剂为X的药满足对主装药点火可靠,稳定性好。

某杀爆弹装药弹体残余应力分布的有限元分析

为研究装药弹体残余应力对杀爆弹使用安全性的影响,分析了装药过程的应力-应变特征。假设药柱的应力分布不涉及压制过程炸药的应力-应变历史,采用两种方法对装药弹体在静载荷下的应力进行分析计算,一种是将整个弹体划分成较小的网格进行求解,另一种是先对整个弹体进行网格划分,然后根据求解的需要对局部网格进行加密。两种计算结果相差不大,应力主要集中在扩爆孔底部,最大为1.907×1-0 3M Pa,与同等压药密度成型药柱的屈服极限8.67 M Pa相差甚远。在应力作用下,局部所产生的最大变形为2.71×1-0 9m,可以恢复。

紫外光谱法应用于TATB基炸药中TATB含量的测量

为了克服TATB在传统溶剂中的难溶性,以及检测PBX炸药中TATB含量的间接性、效率低等缺点,研究了不同比例的离子液体和二甲基亚砜(DMSO)的复合溶剂对TATB的溶解能力,并将复合溶剂作为基线,采用紫外光谱法测量波长在360nm处TATB的吸光度,得到TATB的A——c标准曲线以及线性回归方程,从而对TATB基PBX炸药中TATB的含量进行分析。结果表明:对TATB溶解能力较好的溶剂是质量比5∶95的1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐([Emim]Ac)/DMSO复合溶剂,常温下TATB的溶解度约为2.025mg/m L;紫外吸收光谱法测出PBX炸药中TATB的含量较传统测量法略偏大,但在允许误差范围内。

TATB/HMX多组分主体炸药与不同氟橡胶内相容性研究

为了研究TATB/HMX主体炸药与不同氟橡胶配方的相容性,运用DSC方法测试了不同升温速率下TATB/F2602、TATB/F2311、HMX/F2602、HMX/F2311的热分解放热曲线.利用最大放热峰温、计算所得的表观反应活化能的变化量进行了相容性评估.同时运用反应起始放热温度、反应热两种评价指标进行相容性判定,分析其判定机理.结果表明,综合考虑放热峰温、活化能两个指标,变化量0～0.67℃,0.6%～1.77%,同时满足1级,说明相容性好,为1级;起始放热温度变化不明显（2℃左右）,甚至略有降低,说明混合体系更容易发生分解反应;TATB/F2602、TATB/F2311体系放热量增幅分别为378.84J/g（β=10℃/min）,198.1J/g（β=15℃/min）,表明TATB/F2311体系有失控的倾向.HMX/F2602、HMX/F2311体系放热量增幅为13.19J/g（β=20℃/min）,HMX/F2311与HMX/F2602安全水平相当;DSC方法简便,综合运用各种评价指标,可以全面评价炸药的相容性。

水环境中电解破坏TATB影响因素研究

针对制备TATB产生的废水,采用电解工艺,对电解破坏TATB的规律进行研究。通过单因素实验,探索了废水浓度、电解时间、电解电压、极板间距、支持电解质、p H值等因素对CODCr去除率的影响规律,确定了正交实验的各因素及水平,进而设计正交实验,研究TATB电解破坏的最佳条件。结果表明,废水浓度为800mg/L,极板间距为60mm,电解电压为12V,电解时间为60min,电解质含量为35g/L,p H值为6.0时,CODCr去除率为89.1%。

含能材料装药安全性在力学性能及数值模拟方面的研究进展

从力学特性和数值2方面研究了含能材料的安全性问题。综述了国内外关于含能材料安全性的研究现状,并讨论了关于含能材料力学性能、数值模拟和本构等方面的研究状况,提出了含能材料在安全性上的研究方向。

纳米TATB的制备和研究

利用DMSo／碱重结晶法制备了平均粒径为60岫的纳米级TATB，对纳米TATB的粒度和形貌进行了表征，并对其性能进行了测试。结果表明：产品粒径在30-100nm之间，细化过程没有改变TATB的晶体结构，粒子呈较规则晶体形状；其钢凹值和撞击感度均较原料有所提高，热稳定性较原料有所降低。