复合改性单基发射药的制备与性能

为了提高单基发射药能量并保持其力学性能,采用溶剂法制造工艺,在单基发射药基础配方中加入高能填料RDX和GAP增塑剂,制备了复合改性单基发射药,测试了不同样品的爆热、化学安定性、火药力、低温力学性能,并结合某125 mm穿甲弹进行了内弹道性能试验。结果表明,复合改性单基发射药的爆热较单基发射药提高了4.3%以上,火药力较单基发射药提高了7.5%以上,120℃甲基紫化学安定性优于单基发射药,低温落锤冲击性能与单基发射药相当,低温药床抗撞击性能优于制式混合酯发射药。内弹道试验结果表明,复合改性单基发射药在高温区间具有低温感特性;在高温同等最大膛压下,常温初速与单基发射药相比可提高2.6%。

基于尺寸效应的爆炸粉末烧结颗粒间摩擦升温计算

针对爆炸粉末烧结过程中颗粒间的摩擦效应建立了无夹角斜碰撞模型,分析了烧结过程中颗粒间摩擦力随颗粒温度的变化规律,借助于LS-DYNA有限元程序对孔隙闭合时间进行了研究,并在此基础上用积分法对颗粒间热力耦合的摩擦力引起的界面温升进行了计算,在计算过程中考虑了颗粒尺度效应的影响,给出了发生“尺度效应”的临界尺寸。计算结果表明:材料的界面温升随着颗粒尺度的增大和冲击压力的变大而变大;当颗粒尺度从微米到纳米量级变化时,只有当颗粒尺度和冲击压力足够大时,颗粒表面温度才能达到材料的熔点。

镁粉尘云最低着火温度的实验测试

采用标准装置Godbert-Greenwald恒温炉测试了不同条件下镁粉尘云最低着火温度。实验测试结果显示:D50为6、47、104、173μm时镁粉尘云最低着火温度分别为480、520、620、>700℃;选取D50为6μm的镁粉,在分散压力恒定为0.1 MPa时,镁粉浓度由424 g/m3变化到5085 g/m3,粉尘云最低着火温度由600℃降低到480℃;而粉尘质量恒定为0.3 g时,分散压力从0.1 MPa增加到0.2 MPa,粉尘云最低着火温度由540℃升高到580℃。还分析了镁粉粒径、浓度及分散压力对粉尘云最低着火温度的影响。

爆炸粉末烧结机理的研究现状及其发展趋势

分析了爆炸粉末烧结技术的高温、高压、瞬时作用及其在新材料开发,特别是在粉末冶金中不可替代的特点和发展前景。从粉末材料状态方程、宏观机理和细观机理出发,综述了爆炸粉末烧结机理的研究进展。最初作为多孔材料本构模型提出的p-模型经过不断修正已能反映孔隙的完全闭合并计入熔化效应;在宏观机理的研究上,除实验外,数值模拟已被用于分析烧结机理及各种实际因素对烧结质量的影响;在细观机理上,综述了对爆炸粉末烧结过程中颗粒间结合机制和沉能方式的由浅入深的认识过程,简单阐述了各种沉能机制,分析了以往研究成果的不足,对其今后的发展方向进行了展望。

金属粉末爆炸烧结中微碰撞焊接引起的沉能研究(英文)

以不可压缩理想流体对称碰撞模型对金属粉末爆炸烧结中由微爆炸焊接引起的颗粒界面附近沉积的能量进行了分析,在考虑热传导效应的基础上推导出了焊接流场中二维形式的能量方程并用有限差分法对其进行了求解,在考虑冲击绝热压缩贡献的基础上计算出了焊接流场中的温度分布。结果表明:在适当的冲击压力下,爆炸粉末烧结过程中微爆炸焊接引起的焊接界面附近的温升将达到材料的熔点而引起材料熔化,颗粒熔化部分仅为其表面很薄的一层;爆炸焊接引起的材料温升随来流速度和碰撞角度的增大而升高。

动力源火工品点火过程中主装药温度特性数值计算

为研究动力源火工品的点火过程,为其设计提供理论依据,采用数值模拟方法,根据热点火理论建立了描述点火过程的数学模型。通过数值积分得到了在不同点火源温度情况下主装药内部表面附近的温度分布曲线。由分布曲线得到:当点火源温度在2000～3600 K之间变化时,点火发生的位置离开主装药表面的距离在462.8～112.4μm之间,点火延迟期由8222μs缩短到264μs。结果说明点火源温度升高,点火延迟期缩短,当点火源温度升高到2800 K时,延迟时间缩短的趋势变得平缓。

水胶比对RPC高温抗爆裂及残余力学性能的影响研究

通过制备不同水胶比的RPC120级活性粉末混凝土,研究了不同水胶比的RPC试件在200~1000℃内抗高温爆裂性能及强度和质量损失率随温度的变化规律。对高温后试件进行了断面结构观察,并结合热重分析(TG)及差示扫描量热分析(DSC),研究了RPC高温作用后的性能变化机理。结果表明,水胶比在0.18~0.21范围内,0.18组的RPC抗高温爆裂能力及力学性能是最优的;不同水胶比的RPC强度随着受热温度的升高,都呈现出先增大再减小的趋势,抗压强度的临界温度为300℃,抗折强度的临界温度为200℃。在20~300℃,RPC高温性能的变化是由水化产物中自由水和结合水的失去所致,300~1000℃是水化产物的分解和钢纤维的氧化造成的。

爆炸粉末烧结微冲击波耗散沉能分析

用多层片组冲击动力模型研究了粉末材料爆炸压实过程中颗粒间碰撞引起的能量沉积和微冲击波的发生、耗散过程.为确定粉末材料在冲击压实过程中由微冲击波耗散而沉积的能量,基于热膨胀形式的固体物态方程,等压推广得到了固体材料的等熵卸载线和相应多孔材料的冲击Hugoniot线;计算并分析了冲击载荷作用下多层片组中微冲击波的产生与耗散规律.结果表明,多层片组在冲击载荷作用下由微冲击波耗散引起的温升是均匀的,以孔隙度为1.33的铜粉为例计算了此温升.

爆炸粉末烧结颗粒沉能和温度分布规律分析

借助于ls-dyna有限元分析程序对爆炸粉末烧结过程中颗粒间的变形和沉能过程进行了数值模拟,将爆炸烧结过程中颗粒间的结合和沉能机制区分为微爆炸焊接、微摩擦焊接、微孔隙闭合等,在考虑摩擦效应和传热的基础上计算了由上述沉能方式引起的热力耦合的颗粒温度分布,给出了爆炸烧结过程中不同沉能机制形成的局部高温区域,计算结果同爆炸烧结实验现象吻合良好。结果表明:温度由颗粒表面向颗粒中心呈较大的梯度分布,在适当的冲击压力下,颗粒表面温度将达到材料熔点。

具有加热功能的压药液压机的模具设计

介绍了一种带加热功能的压药液压机模具设计方案,此模具用于60000kN五梁四柱式压药液压机中。从模具的结构、材料、工作原理等方面进行分析,详细说明对模具加热的温控系统的功率计算和原理设计。在模具中直接对药粉加热,提高了工作效率,同时对药柱成型质量有很大提高。此种先进的药柱成型工艺得到国内广大军工企业的认可。

NEPE推进剂热安全性的理论计算与数值模拟

为了预测不同尺寸乃至大尺寸NEPE推进剂的热安全性,在不同尺寸NEPE推进剂热安全性试验的基础上,基于尺寸与热分解反应表观动力学参数之间的数学关系,采用理论计算和数值模拟方法研究了不同尺寸NEPE推进剂的热安全性。结果表明,某尺寸试验发动机装药热爆炸临界环境温度和延滞期的数值模拟结果为78~79℃、100~150d(79℃);原始的Semenov、Frank-Kamenetskii、Thomas理论算法和有限元算法得出的热爆炸临界环境温度偏高,工程化修改的Semenov理论算法获得的计算结果与试验结果更为接近;长径比为1的药柱在其直径由10 mm递增至3000 mm过程中尺寸增大,热爆炸临界环境温度由130℃逐渐向60℃靠近,且尺寸越小,增大尺寸导致热爆炸临界环境温度降低的效果越明显。

RDX基炸药热起爆临界温度的测试及数值计算

为了研究RDX基炸药在不同烤燃温度下的热分解规律,采用恒温控制技术,以1℃/min的升温速率对RDX基炸药进行了烤燃试验。利用FLUENT软件对不同温度下的热爆炸延滞期进行了数值模拟。结果表明,烤燃温度对RDX基炸药的热分解有重要影响,当恒定温度达到175℃时,RDX基炸药的分解速率发生明显变化。数值模拟结果表明,当以1℃/min的升温速率加热至178℃恒定660min时,RDX基炸药发生了自加热反应,最终导致点火。RDX基炸药发生自加热反应的临界温度为178℃。

吸水树脂对粉状乳化炸药耐热及爆炸性能影响

为了提高粉状乳化炸药耐高温能力,将吸水后的吸水树脂添加到粉状乳化炸药中,然后通过热电偶测得上述混合炸药在高温炮孔中的温升曲线,通过爆速仪与网线测得上述混合炸药在炮孔中的爆速。结果表明:由于水具有较大的比热容,吸水后的树脂在高温炮孔中可吸收热量与释放水蒸气,从而使混合炸药温升速度大幅降低;另外,由于吸水后的树脂与粉状乳化炸药混合后会泌水,使混合炸药内部受热比较均匀且能维持在100℃以下;随着吸水树脂含量逐渐增加,混合炸药耐热性能显著提高。由于混合炸药的密度高于粉状乳化炸药,即使吸水树脂在爆轰反应过程中会吸收热量以及阻碍爆轰波传播,但含10%吸水树脂的混合炸药的爆速与湿的粉状乳化炸药(3980 m·s^(-1))相当,并相对于粉状乳化炸药(3733 m·s^(-1))提高了6%~11%。随着吸水树脂含量逐渐增加,混合炸药的爆速大幅下降甚至出现拒爆,而且吸水树脂粒径对爆速影响也较为显著。综合考虑,在粉状乳化炸药中加入粒径为10 mm且含量为10%的吸水树脂为较优方案,其既能提高混合炸药在高温炮孔中的安全性,又不影响混合炸药的爆炸威力,对露天自燃煤矿高温爆破具有重要意义。