“外嵌内包”微结构的奥克托今/铝复合粒子制备及其应用性能

为改善铝粉在炸药爆轰过程中的动力学条件,采用喷雾包覆法制备奥克托今/铝(HMX/Al)复合粒子,并基于该粒子制备含铝炸药,利用扫描电镜、能谱仪和红外光谱分别对HMX/Al复合粒子形貌、表面元素组成以及化学结构进行表征;通过机械感度、爆热、金属驱动和爆炸罐试验,研究HMX/Al复合粒子基含铝炸药的爆炸性能。结果表明:粒径为13μm、未经酯类物质清洗及无氟橡胶2603(F2603)预包覆的铝粉有利于形成“外嵌内包”的微结构;HMX/Al复合粒子通过非键作用形成复合结构;制备工艺对撞击感度无显著影响,“外嵌内包”微结构可将HMX/Al复合粒子的摩擦感度由88%降低至12%;HMX/Al复合粒子基含铝炸药的爆热、驱动金属飞片的最大速度和后燃最高温度比传统含铝炸药分别提高5.5%、7.3%和6.4%,证明HMX/Al复合粒子可以使铝粉提前参与爆轰反应,提高铝粉反应完全性。

纳米二氧化铈对铝合金环氧镁铝复合涂层的防护作用研究

为了获得耐腐蚀性能较好的涂层,采用一定质量的铝粉代替镁粉,并添加纳米二氧化铈,制备了改性的铝合金表面环氧镁铝复合涂层。采用马丘测试、划叉浸泡实验、X射线衍射分析、扫描电子显微镜等方法,研究了镁粉、铝粉及二氧化铈对环氧镁铝复合涂层的防护作用,并得到二氧化铈与镁粉和铝粉的协同保护机理。结果表明:当镁粉质量分数为30%、铝粉质量分数为20%时,环氧镁铝复合涂层具有较好的耐腐蚀性能。纳米二氧化铈在涂层中的最佳填充量为5%时,可以增强复合涂层对铝合金基体的防护作用。镁粉、铝粉粒子在复合涂层中有大量的分布,粒径较大。少量的纳米二氧化铈粒子在复合涂层中呈球状分布、粒径较小,且涂层形貌均匀致密,屏蔽性能较好。改性后的复合涂层显著增强了铝合金在服役环境中的耐腐蚀性能。

陶瓷粒子增强铝基复合材料制取新工艺及其磨损性能

提出一种制取陶瓷粒子增强铝基复合材料的新方法──渗透法。可在大气气氛下，于８５０～９５０℃温度范围内，不用外加压力或抽真空，通过助渗剂作用，使铝合金液体自动地渗入陶瓷粒子内部，从而形成结合良好的复合材料。并对其磨损性能进行了测试。

原位AlN－TiC粒子增强铝基复合材料

在真空感应炉中，９００－１２００℃，以合适的方位将含Ｎ，Ｃ原子的气体注入熔融的含Ｔｉ等的铝合金中，直接原位反应生成０．２－１．２μｍ的ＡｌＮ和２─５μｍ的ＴｉＣ粒子．均布于铝合金基体中，制成性能优异的复合材料．本工艺具有增强颗粒生成速度快的特点．

核壳型碳-铝复合纳米粒子的制备及其抗氧化性能研究

纳米铝粉由于具有较小的粒径和较高的比表面积因此在含能材料中具有很大的潜在应用,但由于纳米铝粉的高化学反应活性,因而其对所处环境特别敏感,极易在空气和潮湿环境中被氧化而失去活性.碳包覆技术是近年来采用的新型纳米粒子包覆技术,是指在金属纳米粒子表面形成碳包覆层从而可有效地保护纳米粒子不受环境的影响而发生氧化反应或者其它反应,同时也为研究封闭环境中纳米材料的性质提供了一种新途径.本文采用碳弧法制备了碳包铝复合纳米粒子,研究影响其形貌的因素和室温抗氧化性能.结果表明:碳弧法制备的碳铝复合物是20～60nm之间的具核壳结构的球形纳米粒子,内核为fcc结构的Al,外壳为4～10层类石墨碳膜;碳铝比例、放电电压和反应气压都能对碳铝复合纳米粒子的包覆性能和粒径产生直接的影响.铝含量低时碳层包覆性能较好并且粒径较小,铝含量增大包覆性能会下降、纳米粒子粒径会随金属含量增加而增加;包覆性能随放电电流反应气体压强增大会有所下降,在200A时纳米粒子的粒径达到最大值;粒径随反应气压增大而增大.当金属含量为60%、电流为125A、惰性气体气压为0.06MPa时制备的碳铝纳米粒子包覆比较完整,粒径较小,通过对工艺参数调整和优化,可制备出包覆比较完整、大小均匀、粒径较小、纯度高的核壳型碳包铝纳米粒子.

粒子增强铝基复合材料的制取新工艺及其磨损性能

采用新的工艺方法制得三种不同的粒子增强复合材料,即在Al-1.8Si-0.4Mg-0.36Cu合金液中加入外加粒子,经搅拌喷氮气快速冷却获得颗粒为0.3～1.0mm的预制料,再经筛选、配料、预压块和热压(620℃压力为20MPa保压2～5分钟)制得含6％SiC、4％SiC_+2％石墨等三种铝基复合材料。这三种复合材料中外加粒子分布均匀,与基体结合良好,其磨损性能以加入6％SiC最佳,4％SiC+2％石墨次之,4％石墨最差。三种复合材料的磨损损伤的主要方式是粘着磨损。

原位合成铝基复合材料凝固组织中TiB_2粒子的特征

分析了原位合成制备的ＴｉＢ２ 粒子强化铝基复合材料不同凝固组织中ＴｉＢ２ 粒子的分布规律和形貌特征。研究结果表明， ＴｉＢ２ 在该复合材料中细化晶粒的作用较弱， 但有明显的聚集倾向， 其聚集程度与熔炼方式和加热温度有关； 经半固液成型处理的组织中ＴｉＢ２ 的分布特征未改善； 六边形和长条形ＴｉＢ２ 可以是同一形态的粒子在空间不同方位的表现， 六边形ＴｉＢ２ 的侧面为｛１２１０｝ 面； 测定了ＴｉＢ２粒子的尺寸分布。

原位AIN—TiC粒子增强铝基复合材料

在真空感应炉中，９００－１２００℃，以合适的方位将含Ｎ，Ｃ原子的气体注入熔融的含Ｔｉ等的铝合金中，直接原位反应生成０．２－１．２μｍ的ＡｌＮ和２－５μｍ的ＴｉＣ粒子，均布于铝合金基体中，制成性能优异的复合材料，本工艺具有增强颗粒生成速度快的特点。

SiC 粒子增强铝基复合材料的断裂行为

通过拉伸和两种缺口断裂韧性试验（４ＰＢ和３ＰＢ）及断口和卸载试样金相观察分析，对ＳｉＣ粒子增强铝基复合材料的断裂行为进行了研究．结果表明：ＳｉＣ粒子与基体界面发生脱粘开裂形成微裂纹并扩展进入基体是其主要断裂过程．在ＳｉＣ粒子加入量相同，并进行Ｔ６处理的条件下，大尺寸ＳｉＣ粒子的复合材料具有较高的断裂强度和断裂韧性．

分散聚合法制备聚苯乙烯-铝纳米粒子复合材料

采用分散聚合法成功合成了高掺杂、窄分子量分布的聚苯乙烯-铝纳米粒子(PS-AlNPs)复合材料。采用XRD、FT-IR、GPC、TGA、SEM和TEM等手段对产物的晶体结构、分子结构、PS基体的分子量及分子量分布、热稳定性及形貌等进行了分析测试。结果表明:所得球形复合材料的平均粒径约为1.5μm,聚合过程中AlNPs的晶体结构未见变化,AlNPs掺杂量可高达1.81%,PS基体重均分子量达1.98×105,分子量分布指数为1.21,热稳定性优异。

陶瓷粒子/铝板坯液锻连挤复合成形及轧制基础研究

对陶瓷粒子向铝液或铝粉混合过程机制和均匀性进行了研究，发现搅融混合实用性强，均匀性差，而原位反应法和粉末混合法能获得均匀浆料或粉末体。自行设计和制造了液锻连挤和固液挤压板坯的实验装置，进行了不同类型混合粉挤压成形的研究，从而揭示了液锻连挤和固液挤压工艺的实质，使其获得的板坯具有较好的塑性。再轧制实验，获得了不同开轧温度和轧制压下量对组织性能影响数据。搅融混合硅线石颗粒与ＬＹ１２，经固液挤压或液态模锻加工连杆瓦和轴瓦，以替代锡青铜，并通过实际考核，具有明显降噪。

碳化硅粒子增强铝基复合材料的研制

论述了ＳｉＣ粒子增强铝基复合材料的制备工艺，探讨了不同ＳｉＣ粒子加入量对材料物理性能、力学性能、磨损性能等的影响．结果表明，ＳｉＣ粒子的加入降低了材料的密度和热膨胀系数，但大大提高了材料的耐磨性能；复合材料与基体合金相比，抗拉强度有所下降．

SiC粒子增强铝基复合材料的磨损行为

采用铸造法制备10vol%和20vol%的SiC铝基复合材料。在不同载荷下对基体合金和复合材料进行了干摩擦条件下的磨损试验。结果表明:ZL101-SiC复合材料显示出良好的耐磨性。在较高载荷下均匀分布的SiC粒子使磨面上形成较高含铁量的富铁层,能延缓粘着磨损的发生。

铝粒子/硅橡胶复合材料的介电及导热性能

以核壳结构铝粒子为填料、甲基乙烯基硅橡胶为基质制备铝/硅橡胶介电弹性体复合材料,研究了铝粒子用量、粒径、形状及表面改性等对复合材料介电性能及热导率的影响。结果表明,弹性体复合材料的介电常数和热导率均随铝粒子用量的增加而增大;表面改性及使用小粒径铝粒子填充可提高复合材料的介电常数和热导率;大比表面积和长径比的片铝明显提高了复合材料的介电常数和热导率,片铝质量分数为75%时分别达到了42和1.73 W/(m·K)。此外,体系的介电损耗也处于较低水平。

SiC粒子非均布引起铝基复合材料的损伤分析

根据电镜断面考察结果,以Gurson模型为本构方程的有限单元法对包体模型及三维非均匀模型进行了详细分析.为了评价应力-应变关系及损伤的主要因素,考虑了基体中SiC粒子的体积率和径比的非均匀分布.其结果表明,用这种非均匀模型能很好地仿真铝基体在大量塑性变形之后所发生的韧窝破坏过程.SiC粒子体积率、径比及其位置的非均匀性,对局部和整体损伤过程与应力-应变关系的影响相当大.当Sic粒子径比为1.0,并在基体中均匀分布时,断裂应变会大幅度增大.

HTPB／HMX复合粒子的制备及其机械感度研究

为了降低奥克托今(HMX)的机械感度,以端羟基聚丁二烯(HTPB)和甲苯二异氰酸酯(TDI)为包覆材料,采用相分离法对HMX颗粒进行了表面包覆,制备了HTPB/HMX复合粒子。采用SEM和XPS对包覆样品进行表征,对包覆前后样品的机械感度进行测试和对比。探讨了包覆工艺对包覆效果和机械感度的影响,并分析了包覆机理和钝感机理。结果表明,当用HT-PB和TDI同时包覆时,样品易出现大块粘连,摩擦感度降低,而撞击感度不降反升。经1%(质量分数)HTPB包覆后,HMX的摩擦爆炸概率P由100%降至46%,特性落高H50由32.5 cm降至28.6 cm。而先用HTPB包覆再用TDI包覆时,样品的流散性良好,包覆层均匀,机械感度明显降低;当HTPB的包覆量为1%时,H50可升高到45.7 cm,P可降至32%。

HMX基PBX粒子速度测量的铝基组合电磁粒子速度计技术

为了精确测量奥克托今（HMX）基高聚物粘结炸药（PBX）冲击起爆过程的Lagrange粒子速度随时间的变化，采用与炸药阻抗匹配的铝基组合电磁粒子速度计实验技术，测量了3．07，4．14，7．81，8．12GPa入射压力下某HMX基PBX炸药样品中的Lagrange粒子速度随时间的变化。结果表明：铝基组合电磁粒子速度计时间响应快，感应单元冲击响应上升时间为20ns。不同起爆压力下获得HMX基PBX炸药样品中1～8mm深度处的Lagrange粒子速度随时间变化响应快、干扰小。

高铝青铜磷光复合烧结涂层组织及发光性能

采用真空热压烧结法在45#钢基体上制备高铝青铜SrAl2O4:Eu2+,Dy3+磷光粒子自敏复合涂层,利用SEM、XRD和荧光分光光度计研究分析烧结复合涂层的结构及发光性能.结果表明:烧结复合涂层组织主要由高铝青铜烧结相、SrAl2O4的低温α相和高温β相共同组成,界面处主要以机械结合为主,并存在部分微区焊合点,涂层的发射光谱是典型的Eu2+的4f5d→4f特征发射谱,烧结复合涂层表面发光强度受金属杂质、温度、压力、粉末粒度因素的影响.

高铝青铜磷光复合冷喷涂层的发光及摩擦磨损性能

目的将耐磨材料、涂层制备技术以及磷光粒子的指示功能结合,发展一种简便经济的涂层监测技术。方法采用冷喷涂技术在T3紫铜基体上制备高铝青铜涂层及高铝青铜磷光复合涂层,利用SEM、EDS及荧光分光光度计等观察冷喷涂层的形貌,分析发光粒子的分布及涂层发光性能,并在室温条件下采用CSM往复式摩擦磨损试验机对干摩擦条件下涂层的摩擦磨损特性进行测试和分析。结果磷光粒子均匀分布在复合涂层中。涂层有较好的发光性能,经紫外线激发后发出裸眼可识别的黄绿光。磷光粒子的添加提高了高铝青铜磷光复合涂层的硬度,涂层摩擦表面磨痕较浅,呈轻微磨粒磨损特征,而高铝青铜涂层摩擦表面发生严重塑性变形,有剥落块及磨屑粘附在磨痕表面,呈粘着、疲劳磨损特征。结论磷光粒子的添加提高了复合涂层的抗磨性。磨损后的磷光复合涂层经紫外灯照射后,无荧光现象发生,能够实现检测涂层存在与否的功能。