高聚物粘接炸药的超声特性数值方法研究

高聚物粘接炸药(PBX)作为航天工程中的一种功能性复合材料,其可靠性关系着装备的性能稳定及使用安全,它的失效往往会导致严重事故,造成人员伤亡及财产损失。文章通过Voronoi方法建立了脆性颗粒-粘弹性粘接剂构成的两相复合材料模型,模拟了内部颗粒的分布及形貌的随机性,并以确定的各相本构参数建立了单颗粒及Voronoi代表性单元(RVE),探究了超声波在Voronoi单元及粘接剂中声特性参数的变化,在较大频率处有效预测了试验材料的衰减系数及声速,并对含裂纹模型的超声非线性特征进行了模拟及验证试验,为后续类PBX复合材料的超声无损检测方法提供理论基础。

粘接炸药的室温硫化硅橡胶胶粘剂的研究

选用多种甲基丙烯酸 (酯 )单体的混合物与 10 7硅橡胶进行自由基共聚合改性 ,用IR、GPC等分析方法对共聚物结构和组成进行了表征。用甲基丙烯酸 (酯 )改性 10 7硅橡胶胶粘剂并配用酸性偶联剂和碱性偶联剂对JOB -90 0 3、JH -90 0 5炸药进行粘接试验 ,结果表明 ,改性后的硅橡胶具有较高的粘接力。

塑料粘接炸药试件与聚合物之间的时温效应研究

采用HPLC、XPS等方法对塑料粘接炸药试件与聚合物的接触、非接触体系在不同温度下贮存不同时间的性能进行了表征,结果显示:1)塑料粘接炸药试件的质量、TNT含量均随贮存温度的升高逐渐降低,其表面的N元素含量随贮存温度的升高逐渐增大;2)在相同温度下,这些性能变化到一定程度后基本不再随贮存时间的延长发生大的变化,且这些变化多为塑料粘接炸药试件自身的一些小分子在热作用下发生升华、迁移所致,聚合物对其影响很小。

端面摩擦对高聚物粘接炸药(PBX)静态压缩强度的影响规律（英文）

为研究不同端面摩擦条件下的高聚物粘接炸药(PBX炸药的准静态压缩响应行为,选取一种典型的浇注PBX炸药作为研究对象,在二硫化钼润滑、干摩擦、油脂润滑三种端面摩擦条件下进行了静态压缩试验。利用电子万能材料试验机测定了载荷?位移曲线。基于各向同性弹性理论,运用能量守恒方法初步探讨了端面摩擦机理。结果表明,静态破坏应变与摩擦系数有很大关系;同一种摩擦条件下,具有粘弹特性、材料泊松比大、轴向应变大,小长径比的材料在静态压缩试验中有明显的端面摩擦效应。

聚合物粘接炸药动态压缩过程中的损伤仿真研究

研究了不同过载条件下聚合物粘接炸药(PBX)的动态力学特性。采用弹体侵彻混凝土的方法计算出药柱的不同过载值,得到了药柱的过载-时间曲线。通过有限元软件对药柱的损伤过程进行了数值模拟,分析了在无径向约束条件下的过载量对药柱损伤的影响。研究结果表明:随着加载时间的不断延长,药柱颗粒之间发生界面脱胶,药柱中心产生微小裂纹;继续压缩时,药柱颗粒发生穿晶断裂,裂纹呈一定角度沿着剪切屈服面延伸;药柱沿晶断裂先于穿晶断裂出现,带有沿晶裂纹的试样依然能承受加载;随着过载值的增加,药柱的损伤逐渐增大。

第二十二讲 聚合物粘接炸药中的聚氨酯粘合剂系统

聚合物粘接炸药(PBX)是用聚合物粘合剂将炸药颗粒粘接成一体的炸药。当今,在PBX中最常用的粘合剂系统是聚氨酯基粘合剂,同时,为了便于制造或调节力学性能和化学稳定性,粘合剂系统中还要加入增塑剂和其它助剂。本文介绍了PBX用粘合剂的发展历史、聚氨酯粘合剂系统的组分及其性能、配方设计、试验和质量控制的基本内容,特别介绍了澳大利亚国防科技组织(DSTO)所进行的工作。

塑料粘接炸药及其组分老化研究文献综述

目前美国政府担心其核武库中能高炸药及其部件的寿命。能源部（ＤＯＥ）的核心监测计划和加强型监测计划都将研究ＨＥ。粘接剂妆炸药（ＰＢＸｓ）的老化作为一项重点，目的是确定库存部件的寿命并寻求解决方案。本文的主要目标是确定ＨＥ、增塑剂 和塑料聚合物粘接剂在离子辐射、热和潮温条件下的分解机理。目前比较关心的ＨＥ是１，３，５－三基－２，４，６－三硝基苯（ＴＡＴＢ）和１，３，５，７－四硝基－１，３，５，７。

高聚物粘结炸药铣削时的边缘崩块形成机理分析

针对高聚物粘结炸药边缘质量的控制与优化问题,采用显微摄像和扫描电子显微镜,研究奥克托今基某高聚物粘结炸药件铣削时边缘崩块的宏观与细观特征及其形成机理。研究结果表明:大切深下铣削边缘产生向工件内部扩展的断裂裂纹而出现边缘崩块,控制切深不大于0.1 mm时可以获得较好的边缘完整性;崩块区域的损伤炸药颗粒以穿晶断裂和孪晶分裂方式破坏,因而完整的炸药颗粒较少;裂纹扩展至自由表面时拉应力与剪应力起主导作用,产生沿晶裂纹、粘接剂开裂以及坑窝等损伤。

炸药用胶粘剂溶液的黏弹性研究

以氟橡胶(F2602)为胶粘剂、乙酸乙酯为溶剂,制备聚合物粘接炸药(PBX)用胶粘剂溶液。可降低感度的胶粘剂之黏弹性是影响PBX使用的重要因素。采用光学视频接触角测量仪通过振荡法可测得不同浓度、不同频率之胶粘剂溶液的黏弹性参数[如模量、绝对模量、储能模量、损耗模量和损耗因子(tanθ)等]和界面张力,利用Origin Pro软件拟合可得到胶粘剂溶液的黏弹性参数与频率或浓度的关系式。研究结果表明:上述关系式在预测非挥发性胶粘剂溶液时效果良好,其计算值与实测值基本吻合,但在预测挥发性胶粘剂溶液时有一定误差,而溶剂的易挥发性是试验误差的主要来源;对移取微量溶液用针管表面进行改性或选择其他适宜材质的针管,将胶粘剂溶液浸泡在适宜的惰性溶剂中测定黏弹性,均有利于减小试验误差。

金属⁃炸药界面脱粘缺陷的多次超声脉冲反射检测及成像

金属‐炸药粘接界面的结构完整性评价具有重要意义和工程应用价值。为实现金属‐炸药界面脱粘缺陷的高灵敏度检测,研究了基于多次超声脉冲反射的检测和成像方法,计算分析了铝、虫胶、黑索今(RDX)炸药3种介质的声阻抗以及粘接界面的超声反射特性,进一步针对不同胶层厚度和人工预制脱粘缺陷试件提取和分析了3次回波信号,讨论了不同胶层厚度对脉冲多次回波幅值的影响规律。实验结果表明,铝‐胶界面、铝‐水界面的反射波幅值差异明显,一次与多次回波均能有效区分有无胶层的区域,铝‐胶界面引起的声衰减在多次回波中持续累加。随着胶层厚度增加,铝‐胶和铝‐水界面的声衰减特性差异在超声多次回波中体现的累加效应逐渐减弱。人工预制缺陷检测实验结果表明,多次超声脉冲反射法可以检出最小圆形Φ1.5 mm和矩形1 mm宽的脱粘缺陷。

炸药冲击响应的二维细观离散元模拟

用离散元法在颗粒尺度模拟了塑料粘接炸药的冲击响应。炸药的细观结构基于Voronoi拼图建成。以含孔洞和不含孔洞的炸药模型为例,说明细观结构对热点的形成和分布有重要影响。在这些算例中,粘塑性变形是温度局域化的主要原因,而摩擦和体积粘性等机制可以忽略。

一种HMX基PBX炸药在热与落锤撞击复合作用下的响应特性

为了研究炸药在热与撞击复合作用下的安全性,采用自行设计的试验装置,对Φ20mm×8mm的HMX基PBX进行了20～170℃范围内不同温度下50kg落锤撞击试验。试验中利用压力传感器测试撞击过程中炸药受力变化。利用高速摄影系统拍摄炸药撞击点火过程。获得了PBX炸药在不同温度下的撞击响应特性。结果表明,成型PBX炸药的撞击安全性与温度密切相关,其中82℃时撞击安全性提高,170℃时撞击安全性明显变差。在20～170℃范围内,随温度升高,PBX炸药的撞击感度先降低而后逐渐提高,这与PBX炸药在高温下的力学性能发生变化、热膨胀、热分解导致的损伤以及HMX发生晶型转变等因素有关。

喷雾干燥法制备ε-CL-20/EPDM复合炸药及其性能表征

以ε-CL-20(六硝基六氮杂异伍兹烷)为主体炸药,三元乙丙橡胶(EPDM)为胶粘剂,采用喷雾干燥法制备了ε-CL-20基PBX(聚合物粘接炸药)。研究结果表明:通过喷雾干燥法可使EPDM成功包覆在CL-20晶体表面,制得的包覆产物为ε-CL-20/EPDM复合炸药;与细化CL-20相比,ε-CL-20/EPDM的撞击感度明显降低,包覆样品的特性落高(H50)值从25.12 cm升至41.36 cm,表观活化能由182.58 k J/mol增至230.24 k J/mol,热爆炸临界温度由244.18℃增至245.60℃,说明ε-CL-20/EPDM复合炸药的热稳定性更好。

增塑剂类型对CL-20/HTPB基浇注炸药安全性能的影响

为确定CL-20(六硝基六氮杂异伍兹烷)/HTPB(端羟基聚丁二烯)基PBX(聚合物粘接炸药)配方中最适宜的增塑剂类型,分别制备了含不同增塑剂[如DOA(己二酸二辛酯)、DOS(癸二酸二辛酯)和DBP(邻苯二甲酸二丁酯)等]和不含增塑剂的浇注PBX。着重探讨了不同浇注PBX的热分解动力学参数、撞击感度及临界爆炸温度。研究结果表明:与不含增塑剂体系相比,增塑剂对浇注PBX的热分解峰温影响不大,但均能提高其E(表观活化能),其中含DOS或DBP体系的E值均提高了13%左右;含DBP体系的临界爆炸温度更高,说明该体系具有更好的热安定性;含增塑剂体系的感度明显低于无增塑剂体系,其中含DBP体系的H50(特性落高)值比无增塑剂体系提高了近2倍。

PBX炸药切削表面粗糙度评定及影响因素

考虑到炸药件表面微观结构影响其使用性能,零件的测量精度和武器部件的使用可靠性,测量了压装高聚物粘接炸药(PBX)车削表面的三维表面微结构,评定和分析了其二维和三维表面粗糙度。结果表明:三维表面粗糙度适合评定具有随机分布的崩落、坑窝缺陷的PBX的切削表面。三维参数评定优于二维参数评定。在相同切削参数下,圆形刀比菱形刀车削的表面粗糙度小得多。切削进给量极大地影响表面粗糙度,而切削速度对表面粗糙度影响不明显。

水雷炸药现状分析及发展方向的思考

水雷装药是水雷重要的战术技术指标。介绍了国内外水雷装填炸药发展现状,重点分析了海萨尔炸药与高聚物粘结炸药(PBX)的主要性能及特点,并与现役水雷装填炸药参数进行对比,分析了水雷主装药的发展趋势。最后对水雷主装药发展提出思考和建议。

球形HMX/F_(2602)复合炸药的制备与表征

以F_(2602)(氟橡胶)为胶粘剂、HMX(奥克托今)为含能材料,采用喷雾干燥法制备了PBX(聚合物粘接炸药)。利用SEM(扫描电镜)、XRD(X-射线衍射)法和DSC(差示扫描量热)法对PBX的结构和性能进行了表征。研究结果表明:HMX/F_(2602)复合炸药的颗粒呈球形状结构,并且其粒径达到纳米级别;与HMX原料相比,HMX/F_(2602)的热稳定性更好,撞击感度明显降低[H_(50)(特性落高)值由18.20 cm升至35.37 cm]。

新型含氟丙烯酸酯胶粘剂的合成及其本体性能探究

使用自由基共聚合的方法,以丙烯酸六氟丁酯(F6BA)为主要单体,甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)为功能单体,制备了含氟预聚物并探索了较佳合成工艺。采用红外光谱、核磁共振氢谱和凝胶渗透色谱对预聚物进行了结构分析。以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为固化剂对预聚物固化得到含氟弹性体,并对其力学性能、热性能、耐化学介质性、粘接性能进行了探究。研究结果表明:含氟预聚物的较佳配比为引发剂及链转移剂用量分别占1.5%和2.0%,功能单体HEMA质量分数占3.2%;较佳配比的含氟预聚物与IPDI固化,得到的含氟弹性体的拉伸强度为3.29 MPa,断裂伸长率为150%,T_(g)为-6.1℃,热分解5%的温度为276.5℃,弹性体表现出优良的热稳定性、耐化学介质性和对纳米铝粉优良的粘接性。

造型颗粒统计特征参量CT量化表征方法

为了量化表征造型颗粒结构统计特征参量,基于显微CT、图像处理与统计分析技术开展了造型颗粒统计特征参量表征方法研究,利用该方法对TATB基造型颗粒统计特征参量进行表征并用筛网筛分实验对表征结果进行了验证,对表征结果的稳定性和重复性进行了评估。结果表明,该方法可实现对造型颗粒粒径、形貌、孔隙、密度、堆积特性的量化表征,TATB基造型颗粒的粒径与球形度分别近似服从指数高斯和韦伯分布,本征密度1.35 g·cm^(-3),可见孔隙率2.3%(空间分辨率14.3μm),体积分数0.69。评估实验表明该方法具有较好准确性,表征结果具有较好的稳定性和重复性,粒径表征结果与筛网筛分结果相符,主要统计特征参量在不同时间段的测量结果相对偏差小于1%,形貌和孔隙特性表征结果受样品堆积状态影响相对较大。

高温及机械应力对PBX力学行为的影响规律及机理分析

为了获得高温和机械应力对高聚物粘接炸药(PBX)力学行为的影响规律,基于材料试验机的结果获得了以HMX为基的PBX-1及以TATB为基的PBX-2在不同高温和机械应力作用下的力学响应规律,用动态热机械分析仪(DMA)和扫描电子显微镜(SEM)分析了它们的力学性能的变化机理。结果表明,在25~90℃高温-力耦合加载下,两种PBX的拉伸、压缩强度随温度升高而降低,但破坏应变在一些温度点产生突变,PBX-1的应变突变温度点约为65℃,PBX-2分别约为35、55℃和75℃;PBX-1的高温-力顺序加载响应规律包含两个温度段,25~150℃为第一阶段,该范围的高温作用下材料压缩强度和破坏应变几乎不会变化,150~200℃为第二阶段,破坏应变随温度升高而增大,压缩强度先减小后增大,在180℃最低。高温-力耦合作用下,粘结剂相态变化和粘弹特性改变是影响PBX高温软化和力学性能劣化的主要原因,其软化-流动-粘流化将引起PBX的变形行为特别是拉伸及压缩破坏应变的突变,同时导致PBX破坏模式由脆断向脱粘失效转变,PBX的突变温度与粘结剂的物态转变温度相对应。对于高温-力顺序加载,粘结剂弹性回复和炸药晶体无损伤是PBX-1在25~150℃力学性能不变的主要原因,炸药晶体在180℃附近会发生高温破碎,导致PBX-1的压缩强度在180℃附近达到最低值。