高Al含量PTFE基材料爆炸冲击压缩特性及反应行为

针对PTFE/Al含能材料在战斗部中的应用需求,研究其在爆炸冲击加载下的压缩特性及反应行为.利用炸药透镜产生平面波加载含能材料的方法,通过锰铜压阻传感器测量被加载的PTFE/Al(质量分数50%,50%)含能材料内的不同位置处压力时间关系.根据测量数据,得到材料Hugoniot曲线、Murnagham等熵方程与Grüneisen状态方程.结果表明,PTFE/Al含能材料的冲击反应有延迟现象,反应延迟时间在1.0~2.6μs之间,爆炸冲击载荷引发材料反应的最小压力在11.93~17.98 GPa之间.

含孔隙富铝聚四氟乙烯/铝含能材料冲击温升规律

为研究孔隙度对富铝含量聚四氟乙烯/铝(PTFE/Al)含能材料冲击温升效应的影响,采用考虑熔化效应的一维粘塑性孔洞塌缩模型,对该材料的冲击温升进行了理论分析。建立孔隙度分别为10%、20%、30%的富铝PTFE/Al细观离散化模型,并借助非线性动力有限元软件AUTODYN开展细观数值模拟,对冲击加载下含孔隙富铝PTFE/Al含能材料的孔洞压缩及温升规律进行了分析。通过分离式霍普金森压杆实验对数值模拟结果进行了验证。结果表明:材料内部温度随着入射杆的周期性加载总体呈现出间歇性升高的现象;在压缩过程中,材料内部温度升高主要受孔洞内径速度和屈服强度的影响,且孔隙度为10%的富铝PTFE/Al含能材料(质量配比50/50,试件尺寸∅8 mm×5 mm)相比孔隙度为20%和30%的富铝含量PTFE/Al含能材料,其温度升高最高。研究结果可为PTFE/Al含能材料的工程化应用提供参考。

不同Al粒径的PTFE/Al活性射流作用双层间隔靶的实验研究

为了获得采用不同铝(Al)粒径制备而成的聚四氟乙烯/铝(PTFE/Al)活性药型罩作用双层间隔靶的毁伤威力特性,采用模压烧结成型法制备了5种不同Al粒径(10,30,70,200μm,50/70μm)的PTFE/Al活性药型罩,并开展了相应的静爆威力实验。研究结果表明:随着Al粒径从10μm增加到200μm时,活性射流对钢靶和铝靶的破孔面积、等效破裂孔直径、破孔隆起高度以及形成的破坏区域体积均呈现减小趋势,当Al粒径为10μm时破坏钢靶的毁伤参量为S_(Steel)=0.4 CD(装药直径)、hAl=0.48 CD、V_(Steel)=420 cm3,破坏铝靶的毁伤参量为SAl=3.8 CD、hAl=1.72 CD、VAl=2280 cm^(3)。采用50 nm/70μm级配Al粒径的PTFE/Al活性射流对钢靶的穿孔效果显著提高,等效破裂孔直径d_(Steel)=0.59 CD。结合实验相关数据拟合得到了活性射流对后效铝靶的爆裂毁伤效应分析模型。

Al粒径对富铝聚四氟乙烯基铝活性材料冲击反应性能的影响

为研究Al粒径对50%∶50%质量比的富铝聚四氟乙烯基铝(PTFE/Al)活性材料在中高应变率下的冲击反应行为的影响,采用模压烧结成型法制备了50 nm、10μm、70μm、200μm 4种Al粒径的PTFE/Al活性材料试件。基于分离式霍普金森压杆(SHPB)实验,利用高速摄像机拍摄不同应变率加载下PTFE/Al活性材料的冲击反应过程,分析Al粒径对PTFE/Al活性材料的冲击反应特性影响。实验结果表明:随着Al粒径从50 nm增加到10μm,反应延迟时间增加可达40%,反应持续时间降低可达17%,同时PTFE/Al活性材料参与反应的量逐渐减少,反应激烈程度和能量释放不断降低,反应难以持续进行;当Al粒径增加到70μm时,难以在SHPB加载下发生反应;加载应变率对PTFE/Al活性材料的反应性能也有较大的影响,PTFE/Al活性材料的反应延迟时间随着加载应变率的提高而降低;加载应变率和Al粒径对PTFE/Al活性材料的冲击反应扩散、反应速率、反应程度均有较大影响,可通过调节Al粒径来调节其冲击反应性能。

Ti/W/PTFE含能破片对金属靶毁伤研究

使用弹道枪发射含能破片,分别对6 mm铝/3 mm铝和6 mm钢/3 mm铝两种双层金属靶进行冲击实验;使用以6 mm铝、6 mm钢作为前靶板的密闭容器和压力传感器对含能破片在靶后释放的能量进行测定。结合一维脉冲理论和气体热力学方程,分析了含能破片的冲击反应条件和释能效应。实验结果表明,Ti/W/PTFE含能破片与钢破片侵彻能力相当,并具有很强的后效毁伤能力;与后效靶的毁伤与破片的速度和破碎程度相关,毁伤模式是动能侵彻和化学反应的联合作用结果,靶后产成超压效应。