固黑铝炸药的流变性能及本构方程研究

为了获得固黑铝炸药流变性能变化规律和本构方程,采用旋转流变仪对RDX/Al/HTPB/DOA药浆在不同固含量、不同温度下的动态流变性能和稳态流变性能进行了系统测试,考察了固含量和温度对固黑铝炸药流变性能影响,并对典型配方的本构方程进行计算。结果表明:在小剪切应力作用下储能模量、损耗模量和复数粘度均随固含量的增加而变大。当固含量为84%且在低角频率下,模量之间差值达27.046 Pa,此时药浆的流动性能最佳。在大剪切应力作用下的表观粘度在不同固含量下都呈现剪切变稀的状态,随着固含量提高至88%后,表观粘度在0.1~10 s^(-1)的剪切速率下明显增大。随着温度升高,药浆的稠度系数和非牛顿指数分别呈下降和上升趋势,流变综合性能提高。此外,在20~60℃,84%固含量固黑铝炸药本构方程为:η=0.00747 exp(2839.09695/T)γ^(-0.33957)。

高固含量CL-20基炸药油墨的3D微喷打印成型及性能

为了获得微尺度爆轰性能优良且与3D微喷打印工艺兼容的悬浮式炸药油墨配方,以水溶性壳聚糖(CS)和聚乙二醇-4000(PEG-4000)为复合黏结体系,亚微米CL-20为主体炸药,设计和制备了高固含量CL-20基炸药油墨,并通过3D微喷打印平台进行打印成型。采用扫描电镜(SEM)、激光共聚焦显微镜、X射线衍射仪(XRD)对成型样品的形貌结构进行了表征;采用差示扫描量热仪(DSC)、机械感度仪和静电感度仪分别测试了样品的热分解性能、机械感度和静电感度,并对微型打印样品的爆轰性能进行了测试。结果表明,CL-20质量分数为90%时,打印成型样品表面宏观比较平整,但微观平均粗糙度约为14.58μm,内部结构均匀,层间无明显孔隙,成型样品中CL-20的晶型为ε型;与亚微米CL-20相比,油墨成型样品的表观活化能增加了5.94 kJ/mol,其撞击、摩擦和静电感度分别下降了1 J、80 N和0.21 J;微型传爆药打印样品的成型密度为1.515 g/cm^(3),爆轰临界尺寸和爆速分别为1 mm×0.135 mm和7484 m/s。

B⁃GAP基推进剂药浆流变特性和固化动力学研究

为了研究支化聚叠氮缩水甘油醚(B‑GAP)基推进剂的流变特性和固化反应过程,采用流变学研究方法对药浆进行了测试,研究了在50,55,60℃和65℃下药浆粘度随剪切速率及其模量随时间的变化规律。研究结果表明:B‑GAP基推进剂药浆具有剪切变稀特性,属于假塑性非牛顿流体;推进剂药浆固化反应速率随着固化反应的进行而增加,在固化度为0.3时达到最大值,之后反应速率开始减小直至为零;温度对于推进剂固化反应动力学有较大影响,在一定温度范围内,固化反应速率峰值随着温度的升高而增加,储能模量最大值随着温度的升高而减小;基于幂律方程和Arrhenius方程计算得到了B‑GAP药浆的本构方程和固化反应动力学方程。

表面活性剂对固黑铝炸药流变性能的影响

为了提升固黑铝(GHL)炸药在浇注工艺下的流变性能,将司班80、吐温80、LY-1和氟碳FS-3100等4种表面活性剂加入固黑铝炸药配方中,采用稳态流变测试方法对含不同表面活性剂药浆的流变性能进行了测试,并对非牛顿指数、屈服值、综合流变学因子和黏流活化能进行计算和分析。结果表明,司班80的加入对于固黑铝炸药降黏的效果最显著,但是在60℃、高剪切率时,FS-3100降黏效果更好;加入FS-3100的药浆随着温度的升高,黏度随剪切速率的变化幅度增大;司班80与LY-1都可以增大药浆的非牛顿指数;在剪切速率为1s^(-1)时,黏流活化能大小排序为:LY-1>司班80>吐温80>FS-3100;综合流变学因子大小排序为:FS-3100>司班80>吐温80>LY-1。综合对比,司班80可以最大程度地提升固黑铝炸药的综合流变性能。

CL-20/聚氨酯基复合物喷墨打印成型及性能研究

为改善喷墨打印过程中含能复合物的沉积质量,以六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)为主体炸药,以聚乙二醇(PEG)和聚叠氮缩水甘油醚(GAP)为反应性黏结体系,设计了2种含能油墨。采用双喷头组合打印方式,制备了原位聚氨酯网络交联的含能复合物(CGP),并对其交联反应结构、形貌结构、密度、力学性能及爆轰性能进行了试验研究。结果表明:PEG与GAP进行了有效的共聚交联;CGP复合物表面光滑、均匀,层间结构致密,成型密度为1.747kg·m^(-3)孔隙率为10%;其弹性模量和硬度分别为8.16GPa和0.162GPa,力学性能较单喷头打印有显著提升;其爆速为8539m/s,爆轰临界尺寸为1mm×0.086mm,爆轰性能优异。