HfZrTiTaNb系高熵合金的冲击反应释能定量确定

作为一种新型含能材料,高熵合金在高速冲击过程中会释放大量能量,具有重要的应用价值。采用二级轻气炮系统加载真空环境下的HfZrTiTaNb系高熵合金弹丸,对轴承钢进行了冲击实验,测量了闪光辐射温度、气体超压、火焰传播速度和容器壁温升等响应参数的演化过程,分析了高熵合金弹丸撞击靶板过程中的能量流向,定量计算了高熵合金在密闭容器内冲击反应的混合气体焓、闪光辐射能、容器壁的吸收能、喷出气体焓以及撞击靶板产生的变形能,得到了不同元素及其含量对高熵合金释能量的影响。结果表明,高熵合金弹丸冲击反应释放的能量主要被准密闭容器壁吸收。随着Cu或Al含量的增加,HfZrTiTaNb系高熵合金的单位质量释能量增加。在相近的撞击速度下,含Cu高熵合金的单位质量释能量比含Al高熵合金大。

Al/PTFE弹丸冲击反应释能及Al颗粒粒径的影响

基于简化的反应释能评价方法,构建了准密闭容器实验系统,以超压传感器测试的容器内超压评价反应气体焓变,以红外热像仪和瞬态响应热电偶采集的温升评价容器材料吸收的内能,开展了2种不同Al粉粒径活性弹丸的冲击反应释能研究。结果表明:在500 m/s速度加载下,2μm和100μmAl粉粒径活性弹丸的单位质量冲击释能分别为2.9 kJ/g和1.3 kJ/g;测试系统总能量中容器材料吸收的内能最多,均占80%以上;计算得到Al粉颗粒的反应厚度为8.8μm,即在实验条件下活性弹丸中的Al组分在其粒径小于17.6μm时能完全反应,原料Al颗粒粒径选择亦需要在17.6μm以下。