四种混合不同碳材料的FOX-7粉末激光点火:点火延迟实验与简化计算

针对1,1-二胺-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)因点火相对困难而限制其广泛应用的问题,利用CO_(2)激光器在一定的功率密度范围对4种混合不同碳材料的FOX-7粉末开展了点火实验,研究点火延迟时间的变化趋势。采用两种简化模型对点火延迟时间进行计算与分析,以探究点火机理和指导FOX-7的点火性能提升。结果表明,几种碳材料的添加会导致FOX-7粉末点火延迟时间发生不同程度的缩短。石墨烯和氧化石墨烯在缩短点火延迟方面表现出相对较强的促进作用,石墨的效果较为轻微。计算结果显示,模型1比模型2更适合预测FOX-7粉末的点火延迟时间。机理分析表明,石墨烯的添加能够有效提升FOX-7粉末对辐照能量的吸收且减小能量损失。研究表明FOX-7粉末样品的主要点火诱导过程受到激光辐照下传热性质的强烈影响。

g-C_(3)N_(4)纳米片的改性及光催化降解应用

石墨相氮化碳纳米片(2D g-C_(3)N_(4))属于非金属聚合物半导体,具有成本低、无毒、对环境友好、能吸收可见光等优点,但也存在一定的缺陷。介绍了2D g-C_(3)N_(4)的基本结构和光催化机理,重点分析了2D g-C_(3)N_(4)的改性方法,包括金属掺杂、非金属掺杂、TypeⅡ型异质结、Z型异质结、S型异质结,以及助催化剂修饰等,并分析了它们在光催化降解方面的应用,展望了2D g-C_(3)N_(4)的发展方向。

钴铝双金属氢氧化物的制备及电化学性能研究

选用三种不同的结构导向剂,以硝酸钴(Co(NO_(3))_(2)·6H_(2)O)为钴源、硝酸铝(Al(NO_(3))_(3)·9H_(2)O)为铝源,通过简单的水热法制备了钴铝双金属氢氧化物,并对制备的双金属氢氧化物的形貌结构及其电化学性能进行表征,以分析研究结构导向剂种类对所得材料形貌结构及其电化学性能的影响。结果表明:不同的结构导向剂不仅影响着双金属氢氧化物的形貌结构,而且对其电化学性能也有一定的影响,其中以氟化铵(NH4F)为结构导向剂时合成的钴铝双金属氢氧化物具有三维花朵状结构和优异的电化学性能,在电流密度为0.5 A·g^(-1)下,其比电容为572.2 F·g^(-1),在4.0 A·g^(-1)电流密度下,进行500次充放电循环后电容保持率达84.9%,说明其具有良好的循环稳定性。

介孔碳材料的制备及应用研究进展

介孔碳是具有巨大的比表面积和孔体积的一类新型材料,可以通过不同的方法制备得到。文章介绍了硬模板法和软模板法制备介孔碳材料的合成路线、优缺点对比分析及研究进展。同时,总结了介孔碳材料在环境治理、能量储存与转化、生物医药、催化应用等领域的应用,最后展望介孔碳材料的发展趋势。

基于激光加工的微安保机构设计与性能

复杂场景下火工品微安保机构需具有可恢复与抗过载特性,为此,研究设计了基于激光加工的金属材质电热驱动微安保机构,采用有限元模拟分析了镍基微电热执行器动作特性,通过调整双热臂U型电热执行器热臂和冷臂的长度、宽度以及各臂之间的间隙,探究它们对输出位移的影响;通过正交实验得到优化的超快激光加工工艺参数分别为频率100 kHz、能量113μJ、切割速度100 mm·s^(-1),实现了镍基电热微安保机构的超快脉冲激光精确制造;最后,搭建了安保机构性能验证平台,验证了该机构在不同电流激励下的驱动位移与隔爆性能。结果表明,在8 A激励电流下,加工的镍基微安保机构驱动位移可达1084μm,所组装的火工品微安保机构在传爆序列中能够有效隔爆。

电火工品的电磁场安全阈值

为探索电火工品电磁场安全阈值,为电火工品电磁兼容和电磁环境效应研究提供敏感度评价基准,以电火工品电磁‐热耦合模型为基础,采用白光干涉法测试了14号电火工品电磁场响应特征,研究了电火工品电磁场耦合、自身敏感性以及电磁响应三者之间的效应关系,形成了电火工品电磁场安全阈值的试验方法和计算方法,获得了10 kHz~18 GHz频率范围内14号电火工品电磁场安全阈值。结果表明14号电火工品的敏感频率范围为40 MHz~1 GHz。

不同温湿度条件下微米硼的氧化过程研究

目的 探究不同温湿度条件下微米硼的氧化层结构特征。方法 利用高温水浴浸泡处理去除原料微米硼的表面氧化层,然后在恒温恒湿条件下对微米硼进行加速氧化,利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜和X射线光电子能谱对加速氧化后硼颗粒的氧化层厚度及组成进行分析,总结表面氧化层结构及成分组成变化规律,揭示温湿度条件下微米硼的氧化机制。结果 微米硼经高温水浴浸泡处理后,表面氧化层去除率达到50%。随着加速氧化时间的延长,硼颗粒氧化层的厚度逐渐增大,由内向外硼颗粒表面可以用B-B_(x)O_(y)-B_(2)O_(3)三层结构来表示,B_(x)O_(y)总是伴随着B_(2)O_(3)同时出现的,且随着氧化反应的进行,颗粒表面B_(x)O_(y)的含量将超过B的含量。结论 不同温湿度条件下微米硼的氧化机制为O_(2)向B颗粒内部单向扩散的反应机制,B先与O_(2)反应,形成低氧化物B_(x)O_(y),B_(x)O_(y)进而与O_(2)反应生成B_(2)O_(3)。随着氧化层厚度的增加,O_(2)向B颗粒内部扩散的阻力增大,氧化反应速率随之降低。相比湿度的影响,温度的升高可显著加快硼表面氧化层的形成;温度一定时,湿度的增加可促进硼氧化层的形成。

BPN组分粒径对Slapper-BPN型EFDI发火感度的影响

为了研究硼/硝酸钾(BPN)组分粒径对Slapper-BPN型爆炸箔爆燃点火器(EFDI)发火感度的影响,设计并制备了由不同粒径的硼粉和硝酸钾组成的多个BPN配方,采用激光粒度仪表征了硼粉的粒径,讨论了硼粉粒径数量分布和体积分布的特点;通过扫描电镜(SEM)获得硝酸钾粒径对BPN药剂界面形貌的影响;根据差示扫描量热法(DSC)数据,计算了不同配方BPN的指前因子、表观活化能、最低热解温度和热爆炸临界温度,分析了BPN组分粒径对其动力学性能的影响;根据兰利法获得了不同配方BPN的临界发火电压及标准误差,讨论了BPN动力学性能和药剂界面形貌对其发火感度的影响。结果表明,BPN组分粒径主要从BPN的热分解性能和药柱界面形貌影响EFDI发火感度;BPN组分粒径变大,会使BPN药剂的最低热解温度变高,从而降低了EFDI发火感度;BPN组分粒径变小,改变了BPN药柱界面形貌,会使BPN药柱颗粒堆积更密实,减小药剂颗粒空隙,阻碍BPN的传火传热通道,在低密度装药条件下,会明显降低EFDI发火感度。因此,硼粉粒径一致性对低密度BPN发火感度的标准差具有一定影响。

半导体桥火工品电磁响应及其防护技术仿真研究

为了研究半导体桥(SCB)火工品在连续电磁波、核电磁脉冲环境下的响应特性及防护技术,采用COMSOL仿真软件建立了SCB组件仿真模型,分别研究了并联瞬态电压抑制(TVS)二极管前后SCB组件在连续电磁波、核电磁脉冲照射状态下的感应电流和桥区温度的变化。结果表明:场强为1 200 V·m~(-1)、频率为1.15 GHz的连续电磁波以及上升时间为5 ns、半高宽为24 ns、幅值为10 k V·m~(-1)的核电磁脉冲照射,均可能使SCB桥区温度高于常用起爆药的作用温度,从而导致SCB火工品意外发火;并联TVS二极管对连续电磁波、核电磁脉冲均起到较好的防护效果,连续电磁波照射下SCB的感应电流峰值衰减率大于64.79%,核电磁脉冲照射下SCB桥区最高温度衰减率为54.34%。

铁氧体材料在火工品电磁波环境适应性设计中的应用

电热火工品电磁波环境下的电磁感应与能量耦合效应会影响其在武器系统中作用的安全性与可靠性。为了有效地对电热火工品电磁波环境下形成的危害进行衰减与防护,结合电热火工品模拟电磁波环境下的效应试验与规律分析,提出采用铁氧体磁珠器件用于连续电磁波环境危害的防护与适应性设计。试验结果表明,采用脚线串联铁氧体磁珠设计可使电热火工品电磁感应电流有效衰减约30%,且对其桥丝换能元的电热输出性能影响不大,为电热火工品的连续电磁波环境适应性设计提供了一种方法。

多壁碳纳米管/钴镍层状双金属氢氧化物纳米复合材料的制备及电化学性能研究

以硫酸钴(CoSO_(4)·7H_(2)O)为钴源、硫酸镍(NiSO_(4)·7H_(2)O)为镍源,通过水热法将多壁碳纳米管(MWCNTs)嵌入到钴镍层状双金属氢氧化物(CoNi-LDHs)中合成CoNi-LDHs/MWCNTs复合材料。通过FT-IR、FE-SEM、XRD等分析方法对复合材料的微观组织结构和表面形貌进行表征,并通过循环伏安、恒流充放电以及交流阻抗谱等测试方法对该材料的电化学性能进行研究。结果表明,当反应体系中引入MWCNTs后,CoNi-LDHs颗粒均匀地嵌入碳纳米管网络中,与碳纳米管紧密结合交错在一起,增大了材料的表面积,为氧化还原反应提供了丰富的活性位点;在电流密度为0.5 A/g下,复合材料比电容高达1965.55 F/g,表明该复合材料具有优异的电化学性能。

NONA炸药在爆炸箔起爆单元中的应用研究

为满足火工品在200℃的高温环境中24h、甚至48h后仍能正常作用,开展了2,2′,2″,4,4′,4″,6,6′,6″-九硝基三联苯(NONA)炸药在爆炸箔起爆单元中的应用研究。通过试验研究了NONA炸药的耐热性能,以及其粒度、装药密度、装药高度对爆炸箔起爆性能的影响。试验结果表明,NONA炸药在400℃左右只发生缓慢的热分解反应,当NONA粒度为5μm,装药密度为90%TMD(1.602g/cm^(3)),装药高度不低于3mm,装药直径为Φ3mm时,爆炸箔起爆单元起爆感度最高。

磷掺杂介孔碳的制备及其电化学性能

以酚醛树脂为碳前驱体,磷酸为磷源,三嵌段共聚物F127为软模板,通过溶剂挥发诱导自组装(EISA)法制备了具有介孔结构的磷掺杂介孔碳(PMCs)。通过场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等测试方法研究所制备的PMCs的形貌与结构并利用电化学工作站测试其电化学性能。实验结果表明,磷元素在介孔碳中主要以C—P键和P—O键两种形式存在。电化学测试表明,通过调整磷掺杂量可获得最大比电容。当电流密度为0.5 A/g时,介孔碳比电容为140 F/g,而优化后的磷掺杂介孔碳比电容可达176 F/g。

MEMS火工品设计方法探讨

针对MEMS火工品的优点和关键特征进行了梳理总结,从微结构换能元设计、微纳结构药剂设计、微含能器件设计、微起爆序列设计4个方面对MEMS火工品设计方法进行了综合阐述。最后,从构建MEMS火工品数字化设计体系、提升集成与装配工艺设计水平、增强多学科多尺度协同设计能力3个方面,陈述了对MEMS火工品设计未来发展思路的一些见解,以期为形成完善的MEMS火工品设计体系提供借鉴。

微起爆器静电响应特性

为明确基于MEMS工艺的微起爆器静电响应特性,按照GJB 5309.14-2004火工品试验方法第14部分:静电放电试验的要求,对不同静电放电条件下的微起爆器感应电流、阻值变化、桥区损伤、发火感度进行了测试与表征。结果显示:对于50%静电发火电压为21.91 kV的微起爆器,静电电压小于17.5k V时,微起爆器电阻值基本保持不变,桥区显微镜照片显示无损伤;20.0,22.5 kV静电放电后,微起爆器换能元桥区出现了分层或断裂,27.5,30.0 kV静电放电后,微起爆器换能元桥区表面出现了条纹鼓起或明显烧蚀;静电加载后微起爆器桥区损伤不同,50%发火电压的变化也不同;桥区未出现损伤,发火感度未出现显著变化。本研究为揭示微起爆器静电环境失效机理以及加固设计提供了基础数据支撑。

电爆桥膜换能元设计研究

基于国内外电爆桥膜换能元技术的研究现状,总结了桥膜换能元的基本结构和类型,给出了V形桥区电阻和质量的计算方法;并提出了电容放电输入和长脉冲恒流输入条件下桥膜换能元的电热致电爆换能模型,以便估算桥膜换能元温升及临界爆发参数。采用溅射镀膜方法制备了多种不同结构的桥膜芯片及其桥塞换能元,测试表明桥膜芯片的电阻偏差均小于±5%。电爆实验表明,电阻/质量为2.25Ω/0.196μg的芯片与Φ3.4mm的桥塞所集成的换能元,在24V/33μF放电下的爆发时间为87μs,瞬发度很高;5min恒流脉冲输入的不爆发电流约为0.91A,电流安全性较好。电阻/质量分别为1.03Ω/0.259μg和1.05Ω/0.095μg的芯片与Φ3.4mm的桥塞所集成的换能元,5min恒流脉冲输入的不爆发电流均大于1.32A,电流安全性较高。

“火-电”集成式逻辑控制装置设计及点火驱动活塞作动研究

基于弹射救生非电传爆逻辑控制系统对精确程控延期火工品的需求,设计了一种程控精确延时的“火-电”集成式逻辑控制装置,重点研究了装置中隔板点火器不同输出压力驱动活塞做功、拉断不同材料定位螺钉的规律,确定了活塞位移量、定位螺钉拉断临界压力与隔板点火器输出装药量之间的关系。结果表明:在保证活塞有效位移的情况下,相比Al2024-T4及不锈钢316材料的定位螺钉,棒H62Y2材料的定位螺钉被活塞拉断、解除限位所需临界压力最小,为86MPa,对应隔板点火器最小输出装药量为167mg;选用该材料作为活塞定位螺钉,对结构壳体及内部其他组件造成的应变损坏更小,有利于提高该装置的可靠性。

两种可靠性评估方法对总体样本中哑弹检出效率的研究

目的运用GJB 376A—2019和GJB 8185—2015可靠性评估方法,通过样本的发火试验,对发生哑弹的故障中与火工品关联的底事件检出率进行研究,提出更合理、更科学的应用方法以及改进建议。方法采用蒙特卡洛模拟仿真的方法,研究升降法标准差估值无偏情况下,2个标准中规定的可靠性评估方法对底事件的检出效率。结果GJB 376A—2019规定的方法对于哑弹的检出效率远高于GJB 8185—2015规定的方法。结论GJB 376A—2019更便于工程应用,GJB 8185—2015存在哑弹检出效率方面的局限性,建议在标准中进行的升降法试验程序中,增加对于出现的不发火样品的约束条件。

信息化火工品概念初步探讨

信息化火工品是一类将信息、储能、发火以及点火/起爆/作功集成一体的新一代火工品。为促进智能武器装备的发展,探讨性地提出了信息化火工品的定义,并认为信息交互是信息化火工品可控、高效、精确执行的核心。因此,传统火工品与信息技术的深度融合是发展信息化火工品的关键。结合研究现状,指出:自储能火工品是信息化火工品发展的重要方向;微波、红外、激光等新型远程控制信号可提高集群系统的协同控制能力;采用MEMS技术可提高信息化火工品的安全性和可靠性,并促进微型化和集成化发展。

弱密封火工品的失效模式和贮存性能研究

目的获取弱密封火工品在温度和温湿度环境下的失效模式和贮存性能。方法设计温度和温湿度2种环境下2种弱密封火工品的加速寿命试验,对加速贮存后的火工品进行外观检查、性能测试和失效模式分析。结果点火头这类防潮漆密封火工品的失效模式主要是作用时间变长,点火能力不足,其失效机理主要是脚线的氧化、药剂的潮解和药剂中还原剂的氧化。火焰雷管这类绸垫涂胶密封的火工品,在温湿度应力下的失效模式主要为输出能力下降,其失效机理主要是部羧铅遇水发生化学反应。结论弱密封火工品在温湿度环境下的贮存特性与自身密封性和装药特性有密切关系,其失效速率取决于自身的密封性和主装药剂的吸湿性和稳定性。