退役单基药制备工业粉状炸药的研究

为了充分再利用退役单基药,通过浸水、粉碎和烘干将9/7型单基药颗粒制备成单基药粉,并采用乳化石蜡对其进行降感处理,获得了一种工业粉状钝感炸药,测试了单基药粉含水量、单基药粉粒度和乳化石蜡含量对工业粉状炸药机械感度和起爆性能的影响。结果表明:该炸药的撞击感度(h50)为141.2 cm,摩擦感度为20%~24%,爆速为3763~6200 m·s^(-1)(装药密度为0.85~1.38 g·cm^(-3)),殉爆距离为7 cm,七日吸湿量为0.3%~1.6%,其综合性能优于2号岩石铵梯炸药;炸药含水量宜控制在5%~7%;单基药粉粒度在40目以上、乳化石蜡含量在5.0%以下时,炸药才能完全爆轰;3批工业粉状炸药的性能数据偏差都在工业炸药允许的偏差范围之内,表明其生产工艺稳定性较好。

2/1樟单基发射药的真空与非真空环境安定性试验可替代性研究

基于深空探测用单基发射药在外太空中要经受长时间真空、温度交变等复杂的太空环境,而现有标准的安定性评估方法对其不适用的情况,设计了2/1樟单基发射药在75℃高温真空和非真空条件下的对比试验,测试双环境应力下药剂的安定剂含量、热分解性能及药剂成分等安定性敏感参量。结果表明:在试验周期10d内,药剂在75℃真空和非真空的试验环境下,其二苯胺含量、分解温度和氮含量等参数无显著性差异。本研究可为单基发射药在复杂多变环境下的安定性评估提供参考。

含添加剂水雾抑灭单基药火焰的小尺度实验研究

为探究含不同性质添加剂的水雾对单基火药燃烧抑灭性能的影响,在自主搭建的火药燃烧及灭火平台上开展纯水雾与含Na_(2)SO_(3)、FeCl_(2)、K_(2)CO_(3)、KHCO_(3)添加剂的水雾对单基火药燃烧抑灭性能的对比实验,研究灭火过程中温度、辐射热流、火焰形态等的变化。结果表明:含还原性(Na_(2)SO_(3)、FeCl_(2))和非还原性(K_(2)CO_(3)、KHCO_(3))添加剂的水雾抑灭性能明显优于纯水雾,灭火时间更短。含非还原性添加剂的水雾在低浓度下抑灭效果较差,当添加质量分数提升至3%以上时,抑灭效果显著提升;含还原性添加剂水雾对单基药的抑灭性能在各添加剂浓度下均优于含非还原性添加剂的水雾,且随着添加剂浓度的增大,抑灭性能表现出饱和性。

废旧单基药爆轰性能的实验研究

采用简单易行的见证板试验研究了单基药的爆轰性能。实验结果表明,9/7单基药自由装填可正常起爆,经钝感后爆轰感度下降,自由装填后爆轰不完全,用硝酸铵胶液填充后可改变其爆轰性能;5/7粒状单基药包覆和填充前后的爆轰性能与9/7单基药相同,22/1单基管状药填充前后爆轰性能可以由不完全变为完全;得到单基药爆轰性能可控制的结论,并且装药药型和装药量对爆轰性能也有影响。

高性能改性单基发射药的制备与性能

以高氮量单基发射药为原料,使用先吸收NG、后吸收聚酯钝感剂的两步法工艺,成功制备出高能钝感单基药(HEDS)。试验表明,对比单基发射药,HEDS发射药的能量更高,燃烧渐增性更强,吸湿性更小。随NG加入量增大,钝感剂加入量减小,HEDS发射药的爆热增大。HEDS发射药具有十分优异的燃烧渐增性能,且钝感剂含量对其燃烧渐增性有显著影响,这种特性与其特殊结构有关。HEDS发射药的点火性能有待改进。

近紫外光激发的白光LED用单基质硅酸盐荧光粉的研究进展

白光LED被称作第4代照明光源,有着庞大的应用市场。荧光粉光转换白光LED是当今固态照明的主流方案。研制近紫外光激发的白光LED用单基质硅酸盐荧光粉具有十分重要的意义。综述了目前国内外这一领域的研究进展,并指出了当前存在的问题及未来的发展方向。

单基质白光LED荧光粉研究进展

白光LEDs(White Light-Emitting Diodes, WLEDs)作为一种新型的固体照明光源,相对于已有光源(白炽灯、荧光灯等)具有发光效率高、响应速度快、寿命长等优势,在照明和显示领域有着广阔的应用前景。目前获取WLEDs最常用的方法是蓝光LED芯片激发YAG:Ce^3+黄光荧光粉以及紫外-近紫外芯片激发三基色荧光粉(RGB混合荧光粉),相比于以上两种方式,单基质WLEDs荧光粉由于能克服传统RGB荧光粉颜色再吸收及配比调控的问题,获得较高的流明效率及较高色彩还原性而受到越来越多的关注。目前关于单基质白光荧光的研究已有大量文献报道,涉及多种材料体系,按照发光原理的不同,可以将其简单地分为单离子激发体系、多离子激发体系以及不依赖于稀土离子发光的其他体系等。本文综述了单基质WLEDs荧光粉的研究进展,指出了其发展中存在的问题,并对未来发展趋势作了展望。

单基地多输入多输出声呐的方位分辨力

为了研究波形分集和发射子阵对多输入多输出(multiple-input multiple-output:MIMO)声呐方位分辨力的影响,建立了同时适用于MIMO声呐和传统有源声呐的远场和近场波束图推导模型,证明了这两种声呐具有相同的方位分辨力。首先,将MIMO声呐发射阵划分为子阵无重合与子阵有重合两种情况,并对传统有源声呐的发射阵也进行相同的划分。据此,推导出两者的远场和近场阵列流型向量均可表示为发射与接收阵列流型向量的直积。接着,利用阵列流型向量的一致性证明了波束图(远场和近场)的一致性。进一步地,证明了发射子阵有重合的情况等效于对发射阵列进行幅度加权(发射阵列中间部分的阵元权值大于两端部分的阵元权值),其可获得更低的波束图旁瓣级但不能提高方位分辨力。理论分析与仿真结果表明:MIMO声呐的有效孔径等于发射与接收联合孔径,其方位分辨力由发射与接收阵列结构所决定,波形分集和发射子阵并未带来更高的方位分辨力。

白光LED用单基质荧光粉BaSrMg(PO_4)_2:Eu^(2+)的制备及发光性能研究

采用高温固相反应法在1 200℃下制备了Eu2+激活的BaSrMg(PO4)2高亮度白光荧光粉,并对其晶体结构和发光性能进行了研究。荧光光谱研究表明该荧光粉的发射光谱由两个谱带组成,其中心分别位于424和585nm处,归结为Eu2+分别占据了基质中Sr2+,Ba2+格位而导致的4f65d1→4f7电子跃迁。两个发射峰的激发光谱均分布在250～400nm的波长范围内,峰值位于360nm左右。表明该荧光粉可被IN-GaN管芯产生的近紫外辐射有效激发,是一种性能良好的白光LED单一基质白光荧光粉。深入考察了基质中不同Ba和Sr的比例、Eu2+掺杂浓度对荧光粉发光强度和色坐标的影响,并可通过改变上述参数实现该荧光粉的色坐标可调性,在最优条件下该荧光粉发光已在白光区域。考察了Eu2+掺杂浓度对荧光粉量子效率的影响,为荧光粉的最佳掺杂浓度提供理论依据。

GAP基聚氨酯包覆单基发射药能量与燃烧性能

为改善单基药的燃烧性能,以聚叠氮基缩水甘油醚(GAP)基聚氨酯为包覆材料,采用"预混-喷涂-固化"工艺对4/7单基药进行包覆。采用三维视频显微镜观察了包覆效果。差示扫描量热法研究了GAP基聚氨酯与单基药相容性。通过理论计算和密闭爆发器试验研究了包覆单基药能量和燃烧性能。结果表明,GAP基聚氨酯包覆层厚度较为均一,与单基药粘结良好,且二者相容。GAP基聚氨酯的加入使得发射药火药力和爆温均下降,但火药力降幅明显低于惰性高分子。GAP基聚氨酯包覆单基药具有显著的燃烧渐增性,随着包覆量的增大,渐增性逐渐增强。与单基药相比,包覆量为7.05%、9.67%和11.88%时,包覆单基药的燃烧分裂点相对压力值由0.151分别后移至0.453、0.480和0.489,燃烧渐增因子由0.090分别增大至0.293、0.340和0.358。

表面处理对单基药燃烧性能的影响

以5%多苯基烷基多异氰酸酯丙酮溶液为表面处理剂,对单基药的表面进行了化学和物理的综合处理方法。采用定容燃烧试验,考察了此方法对单基发射药燃烧性能的影响。结果表明,该方法处理后的单基药,燃烧中后期燃气生成猛度及活度增加,有利于提高发射药的能量利用率,燃气释放规律更符合内弹道理论的要求;该方法表面处理层的合适厚度约为45μm,过多的表面处理将降低调控发射药燃烧性能的效果。

近红外光谱法快速检测单基发射药中的二苯胺含量

采用近红外光谱法快速测定了单基发射药中二苯胺（DPA）的含量。评价了多个光谱预处理方法的优化效果,采用反向偏最小二乘法（biPLS）优选了建模波段（4 698~4 991、6 464~6 761和9 414~9 708cm-1）,并根据光谱分析结果和回归系数图解释了波段的选择。基于建模参数优化结果建立了二苯胺定量模型,并对模型进行了重复性验证。研究了环境温度对模型预测结果的影响。结果表明,确定的最佳光谱预处理方法是标准正态变换（SNV）、一阶导数和平滑的组合;模型校正相关系数（Rc）和验证相关系数（Rp）分别为0.995 3和0.988 5,预测均方根误差RMSEP为0.163 5;重复性极差和标准偏差均低于0.1%;环境温度的变化对模型预测的影响不显著。该方法可用于快速检测单基发射药中的二苯胺含量。

模糊综合评价在单基发射药生产安全评价中的应用

单基发射药属于易燃、易爆危险品,生产过程中极易发生燃烧和爆炸。近年来,随着单基发射药生产规模不断向大型化、连续化发展,形成事故的原因更加复杂。结合单基发射药生产过程中事故发生的特点,提出对这个多因素,多变量,多层次的发射药生产系统运用模糊综合评价法进行安全评价。从四个方面分析了影响发射药生产安全的因素,建立了较合理的安全评价指标体系,并运用层次分析法给出各因素权重,从而建立了单基发射药的生产安全评价模型,并且提出了具体的安全整改措施及建议,为预防及避免事故发生,提高生产效益,提供了更加准确的科学依据。

GAP改性单基球形药的表征

采用内溶法制备了由聚叠氮缩水甘油醚(GAP)改性的单基球形药,用扫描电子显微镜(SEM)、假密度测定器、激光粒度仪和傅里叶变换红外(FT-IR)对GAP改性单基球形药进行表征。结果表明,所制得的GAP改性单基球形药圆球率较高,颗粒间无粘结,流散性好;在驱溶时采取缓慢升高真空度和温度的方法可制得较好的GAP改性单基球形药,驱溶时间从10min增长至60min时,假密度从0.5467g/cm3增大至0.8315g/cm3,适宜的驱溶时间为40～50min;搅拌速度从700r/min提高至1 500r/min时,GAP改性单基球形药的中位粒径d50从134.53μm减小至59.80μm,适宜的搅拌速度为1 000～1 500r/min。

退役单基药的冲击起爆特性

为了研究退役单基药的冲击起爆特性，参照GJB772A-97中卡片式隔板法实验方法，分别开展了退役单基药的连续爆速实验、冲击波感度实验及锰铜压力计实验，观测了其冲击起爆的爆轰建立过程，得到了临界隔板值以及临界起爆压力。在连续爆速实验中，隔板厚度为50mm时，观察到了退役单基药反应冲击波不断增长的过程，并在90mm处转变为爆轰；在冲击波感度以及锰铜压力计实验中，测得其临界隔板厚度为50～52mm，临界起爆压力为1．35～1．49GPa。对退役单基药的冲击起爆过程进行了数值模拟，结合三种实验的实验结果，标定了其点火增长模型反应速率方程参数。

强动载荷下单基火药力学性能的研究

实验模拟了单基火药与弹底的高速撞击,运用泰勒理论计算了单基火药的动态屈服应力。结果显示:单基药的动态屈服应力高于静态屈服应力。单基药的撞击速度在40 m.s-1左右时,药粒开始变形;撞击速度达到190 m.s-1以上时,药粒将被撞碎;随贮存时间的增长,单基药的力学性能变差。

退役单基发射药临界起爆特性的研究

为研究退役单基药的临界起爆特性,采用显式动力学有限元程序——AUTODYN软件对退役单基药在冲击波作用下的临界起爆特性进行数值模拟。结合隔板实验和临界起爆压力实验验证了数值模拟的可靠性。数值模拟中,通过改变隔板材料、试件壳体厚度及起爆方式3种途径研究其临界隔板值及临界起爆压力,利用理论计算得到其临界能量通量。结果表明,随着隔板材料冲击阻抗的增大,试样临界隔板值逐渐减小;随着试件壳体厚度的增加,试样的临界隔板值逐渐增大、临界起爆压力逐渐减小,但当壳体厚度增至5mm后,两者不再变化;3种起爆方式中,面起爆的临界隔板值和临界能量通量最大。

含RDX单基发射药表面能的实验研究

鉴于物体的表面性能对物体的物性有很大的影响,采用接触角测量法研究了不同的温度下RDX含量对单基发射药表面能的影响。实验结果表明,单基发射药的表面能随RDX含量的增加而减小,随温度的升高而降低。

退役单基药的热分解行为

采用TG-DSC-QMS-FITR联用仪、绝热加速量热仪(ARC)对退役单基药在线性升温和绝热状态下的热分解行为进行了研究。结果表明,线性升温状态下,DSCTG曲线上只有一个放热峰,和失重阶梯,用Kissinger法和Ozawa法计算的退役单基药分解反应的活化能分别为187和186kJ/mol,用Freidman法计算的活化能随反应深度而变化,其分解反应并非是简单的单步反应。退役单基药r热分解气相产物由C、CH2O、CO2、CH4、NO、N2O、NO2组成。绝热状态下,退役单基药的自加热速率与温度呈线性关系。基于零级反应动力学对ARC的数据进行计算,得到表观活化能为242.8kJ/mol。热惯性系数(φ)修正后的从开始放热的温度到达最大反应速率所需要的时间仅为4min,表明退役单基药的热稳定性较差。