铜叠氮化物微装药的激光二极管点火特性研究

为有效提高铜叠氮化物使用的安全性,对原位合成铜叠氮化物微装药的激光二极管点火特性进行了研究,对不同铜转化率的铜叠氮化物微装药在不同功率密度下的激光点火能量进行了测试,并拟合其激光点火判据。研究结果表明:相比纯叠氮化铜,原位合成的铜叠氮化物中由于存在未反应纳米铜核,激光点火能量明显降低,最低可达到20μJ以下;叠氮化反应铜的转化率越高,铜叠氮化物微装药的激光点火感度越高;在激光功率密度大于4.0W·mm^(-2)时,铜叠氮化物微装药可控制在50μs以内点火;试验获得的铜叠氮化物的James形式的起爆判据为2.62/q+16.4/E=1。

用于喷墨打印微装药方法的纳米铝热剂含能油墨研究

采用溶胶凝胶法制备了纳米铝热剂含能油墨,利用喷墨打印快速成型装置,初步研究了纳米铝热剂含能油墨喷墨打印装药方法的可行性。将纳米铝热剂打印在金属桥膜上,构建平面结构的火工芯片,并进行了点火实验。结果表明:含能油墨可以被金属桥膜点燃,但是不能持续燃烧。将纳米铝热剂打印在半导体桥塞上,测试了在裸露无约束和有管壳约束两种条件下纳米铝热剂的发火特性。结果表明:在相同发火条件下,裸露的纳米铝热剂不能被点燃,有管壳约束的纳米铝热剂被点燃。

微装药空腔能量传递的数值模拟与试验研究

为研究微通道装药(微装药)空腔能量传递的影响因素,采用数值模拟和实验测试方法得到了空腔衰减压力.用AUTODYN软件的点火增长模型描述微装药的非理想爆轰过程,计算了不同装药尺寸、空腔厚度和约束材料的输出压力,并与锰铜压阻计的测试结果进行对比.结果表明,数值计算与试验值的偏差在10%以内,说明数值模拟方法可用于微通道空腔压力衰减研究.微装药直径越大或空腔厚度越小,压力越大,45#钢比有机玻璃约束更有利于空腔能量的传递.

微装药驱动飞片速度及形态研究

飞片速度和形态对其冲击起爆性能有重要影响,采用光子多普勒干涉激光测试技术(PDV)和数值模拟方法,研究了加速膛直径、飞片厚度和飞片材料对叠氮化铅微装药驱动飞片速度和形态的影响规律。试验结果表明:飞片厚度一定时,存在一个最优加速膛直径(1.4mm)使飞片的稳定速度最大(2050m·s^(-1));最优加速膛直径下,飞片的稳定速度随飞片厚度增加而降低;飞片厚度相同时,铝飞片的稳定速度最大,钛飞片其次,不锈钢飞片最低。仿真结果表明,飞片材料为不锈钢时,30μm厚的飞片平整度最好;飞片厚度相同时,钛飞片的平整度和完整性最好。

火工药剂微装药技术现状及后续发展思考

相比传统火工品,MEMS火工品的结构、尺寸及制造工艺发生了颠覆性变化,对火工药剂提出了低能输入、高能输出、小尺寸装药、小尺寸传播及与MEMS工艺相兼容等新要求。为了适应MEMS火工品的发展,原位叠氮化反应装药技术、增材制造装药技术、物理气相沉积薄膜装药技术等微装药技术受到广泛关注和研究。本文介绍了适合于MEMS火工品的几种微装药技术的国内外研究现状,并提出了后续发展思路。

基于原位反应制备叠氮化银微装药的方法

通过实验研究了基于原位反应的叠氮化银微装药制备方法及起爆性能。采用化学沉淀法合成纳米氧化银颗粒,并以纳米氧化银为前驱体,基于气固原位反应法成功制备了叠氮化银。利用红外光谱仪(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)分析叠氮化反应时间对叠氮化银形貌及组成的影响,表明叠氮化反应1 h开始生成叠氮化银,叠氮化反应至6 h纳米氧化银完全转化为叠氮化银。利用探针法对叠氮化银微装药起爆过程进行监测,结果显示叠氮化银微装药被Ni-Cr桥线成功引爆,驱动飞片的平均速度为2328 m/S,证明基于原位反应制备的叠氮化银不仅具有优越的热稳定性而且具有优异的驱动飞片能力和起爆性能,因此在MEMS系统中具有广泛的应用前景。

纳米CuO的制备及其在微孔装药中的应用

采用常温固相反应法在聚乙二醇2000作为分散剂条件下制备了纳米CuO,用超声共混法制备了纳米Al/CuO。借助X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等方法对所制备样品的性能进行表征和分析。结果表明：制备的纳米CuO结构形貌统一,类似八面体结构,一次粒径在30nm左右,和球形的纳米Al粉混合均匀,形成纳米Al/CuO,团聚后在100-200nm之间,差热分析（DTA）其放热量为2 798J·g^-1。将纳米Al/CuO配制成含能油墨,用喷墨打印装置实现了药室直径为0.7mm、厚度为1mm的10×10阵列装药,并研究了纳米Al/CuO在微孔装药中的应用。结果表明,纳米Al/CuO在微孔中能稳定燃烧,燃烧时间在微秒级,火焰长度约为2-4cm,燃速约为0.1429m/s。

含能油墨配方设计及其在微孔装药中的应用

为优化微装药方法及设计合适的含能油墨配方,将喷墨打印装药和湿法压装两种装药方法结合起来,发现装药密度得到明显提高,装药均一性较好。采用激光点火方式,结合高速摄影和X射线衍射(XRD)等对微孔燃烧过程及其燃烧产物进行分析,获得了含能油墨中载体种类、纳米Al/Cu O含量和Φ值对微孔燃烧的影响规律。发现硝化棉(NC)不但有很好的油墨性能、装药性能,而且点火燃烧性能良好。得到以下结论:载体为NC且质量分数为7.5%,Al/Cu O的Φ值为1.6,初步测得最优配方下平均冲量约为145μN·s。

微差间隔装药爆破法在吕合露天煤矿的应用

用碎屑物分段充填炮孔，实现微差间隔装药的爆破方法，在汽车运输工艺的露天矿得到成功应用，该方法可降低炸药单耗15％，在改善爆破质量、提高爆破效率方面有显著效果。

微机电灵巧起爆器研究

介绍了微机电起爆器的构成原理,分析了国内外研究现状,总结了微机电起爆器研究涉及的关键技术。结果表明,微机电灵巧雷管通过微机电技术、微纳米含能材料、微结构爆轰学的技术集成,实现了火工品部件微型化、结构集成化、功能灵巧化,易于形成通用的标准化起爆模块。

约束条件对微尺度装药爆轰影响规律研究

采用锰铜压阻法对微尺度装药条件下JO-9C的爆压进行实验测定,得到了不同装药条件下的爆轰传播规律。实验结果表明:在同一装药直径下,JO-9C传爆药的爆压值随约束强度的降低而下降,且直径越小,约束条件的影响越为显著;在同一约束条件下,装药的爆压值随着直径的减小而减小,直径越小,爆压值下降速度越快。研究结果对微型火工品的设计具有指导意义。

CL-20含能墨水喷射速度仿真

含能材料直写技术可以解决MEMS微起爆器中微型炸药序列的装药问题。基于Fluent有限元软件,建立了CL-20含能墨水直写喷射模型,分别模拟了直写压力、针头直径和墨水黏度等因素对CL-20含能墨水喷射速度的影响。模拟结果表明:随着黏度增大,喷头中流体流动速度降低,同时,速度降低的幅度变小;压力增大,喷头中流体流动速度增大,且压力与速度变化的关系为正比关系;喷头直径增大,墨水流动速度增大,且随着喷头直径的增大,墨水流动速度增幅变大。