为了降低黑索今(RDX)的机械感度,以聚叠氮缩水甘油醚(GAP)和乙基纤维素(EC)为黏结剂,采用预混膜乳化法制备了RDX/GAP/EC复合颗粒,并采用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热法(DSC)、BAM撞击感度仪和BAM摩擦感度仪对其性能进行表征。结果表明,用200mL乳液制得的模板所得到的RDX/GAP/EC复合颗粒与原料RDX相比,形貌规则较好,球形度比较高,粒径范围270～450μm,晶型未发生改变,活化能提高了20kJ/mol,热爆炸临界温度提高了30℃,撞击感度和摩擦感度能量分别提高了3.5J和48N。

以高氯酸铵基分子钙钛矿含能材料(DAP-4)为主体炸药,制备了Al/DAP-4复合体系,采用差热扫描量热法(DSC)和自主建立的燃烧测试方法,对DAP-4以及Al/DAP-4复合体系的热分解特性和燃烧过程进行了研究。结果表明,随着Al粉粒径减小以及添加量的增加,对DAP-4热分解的峰值温度降低效果越明显,添加质量分数40%、粒径100nm的Al使得DAP-4的热分解峰温降低了19.5℃,表明纳米级Al对DAP-4热分解具有较好的促进作用。开放性燃烧实验表明,微米级和纳米级Al粉均能提高DAP-4的燃烧剧烈程度,随着500nm和10μm Al粉含量的增加,Al/DAP-4燃烧到达火焰前锋面所需时间(t_r)和持续燃烧时间(t_c)明显增加,添加质量分数40%、粒径100nm的Al粉时,持续燃烧时间增益效果最为明显,是纯DAP-4燃烧时间的2.55倍。

为探究Al/PTFE活性材料与高能炸药组合装药的爆炸释能特性,制备了3种包含不同组分和质量的Al/PTFE活性材料的组合装药样品,并进行了爆炸试验,测量了不同距离处的自由场入射冲击波超压,拍摄了活性材料抛撒、反应、火球扩展等过程的图像,通过与裸装药静爆试验进行对比,分析了活性材料的反应特性及对冲击波超压参量的增益机理。结果表明,活性材料抛撒过程中经历了自身反应、与爆轰产物的无氧反应以及铝粉等与空气的有氧反应,相比于裸装药,二次反应增大了爆炸火球半径并大幅延长了火光持续时间,在中远场范围内有效增强了冲击波,2.5m测点处冲击波超压和比冲量最大分别达到了裸装药的1.8倍和1.5倍,且铝粉浓度越高,增益比例相对越强,但随着传播距离增大,铝粉稀释,差异逐渐缩小; 通过选用合适组分比例和质量的Al/PTFE活性材料,有益于弥补近场材料破碎和抛撒造成的冲击波能量损失,同时后燃反应为中远场提供能量补充,有望实现爆炸释能整体增益。

为提升复合固体推进剂的综合性能,将不同质量分数的八苯基硅倍半氧烷(OPS)、八氨基苯基硅倍半氧烷(OAPS)、八硝基苯基硅倍半氧烷(ONPS)和八(二硝基苯基)硅倍半氧烷(ODNPS)等4种有机-无机杂化结构的多面体低聚硅倍半氧烷(POSS)加入端羟基聚丁二烯(HTPB)推进剂中。使用电子万能试验机、热机械分析仪测定推进剂的拉伸力学性能; 使用氧弹量热仪测定推进剂在3MPa氮气下的爆热; 利用线扫描摄像燃速测定系统测定了推进剂的燃速—压强关系; 采用扫描电镜、激光粒度仪和 X 射线衍射仪(XRD)对推进剂爆热测试后的凝聚相燃烧产物进行微观形貌、粒度及物相分析; 采用同步热分析仪、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)等对POSS影响推进剂燃烧的机理进行了分析。结果表明,4种POSS均可增强推进剂的拉伸力学性能,八氨基苯基硅倍半氧烷(OAPS)效果最优; 4种POSS均可提高推进剂的燃速,ONPS质量分数为3%时,推进剂燃速及爆热最高; 4种POSS均可促进推进剂铝燃烧,明显减小凝聚相燃烧产物的粒径,ODNPS效果最优。分析认为,ONPS和ODNPS热解、燃烧产生的纳米尺寸的芳香碳和氧化硅,提高了推进剂燃速,抑制了推进剂铝燃烧团聚。

为了分析2,6-二苦氨基-3,5-二硝基吡啶(PYX)合成过程硝化反应的热危险性,以2,6-双(苦氨基)吡啶(PAP)为原料,经硝化反应制备得到了PYX,利用反应量热仪(RC1)测定了该硝化反应热数据,利用差示扫描量热仪和绝热量热仪分别对PAP、PYX和硝化液的热分解过程进行了测试,并计算了硝化液的分解反应动力学参数。结果表明,硝化反应的摩尔生成焓Δ_mH_r为-686.8kJ/mol,绝热温升ΔT_ad为76.8K; 硝化反应的最大累积度为48.7%,发生冷却失效时,体系所能达到的最高温度MTSR为86.6℃; DSC测得PAP和PYX的分解峰温分别为312.74℃和377.77℃; 利用绝热加速度量热仪(ARC)测得绝热条件下,硝化液的T_D24为221.3℃; 综合反应量热数据和绝热量热数据得出,该硝化反应发生冷却失效后有可能引起冲料,但触发其二次分解反应风险较低。因此,需设置加料、搅拌与温度的联锁和蒸发冷却装置。

The effect of magnesium atom on 2,4,6,8,10,12-hexanitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtizane (HNIW, CL-20) explosive is considered within the constraints of density functional theory at the level of B3LYP/6-31++G(d,p). The Mg atom transfers some electron population to CL-20 and one of the nitro groups linked to 6-membered piperazine ring system (base) is expelled in the prenitrite form. The total Mulliken charges on the NO₂ group reveals that the respective nitramine bond in CL-20 is the most susceptible one to impact. The calculated IR and UV-VIS spectra are investigated. The effect of Mg atom on the molecular orbital energies, especially the HOMO and LUMO has been discussed. Narrowing of the interfrontier molecular orbital energy gap (Δε) in the composite system occurs. Therefore, the composite system is more susceptible to impact compared to CL-20.

Preparation of cast double-propellant grains depends on the ability of nitrocellulose powder to swell and coalesce into a coherent mass when treated with a suitable solvent. The cast double-base process has been developed into a highly versatile technique for manufacturing solid rocket charges. Propellants manufactured by this process provide a wide range of energies and burning rates. Successful preparation of cast double-base propellant grains has been performed using compatible casting liquid with the casting powder. BuNENA was used as an energetic plasticizer for manufacturing of casting powder. Burning rate measurements have been performed using closed bomb SV-2 to investigate the burning behavior along a wide range of operating pressure. Plateau burning had been detected in pressure range (50-70)×10⁵ Pa for the composition included BuNENA. DTA and TGA thermal analysis were conducted to evaluate the thermal behavior of the prepared cast double-base propellants. Results from DTA were used to calculate the apparent activation energy.

通过共沉淀法制备了纳米锆酸铅（PbZrO₃），采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）对其结构进行了表征；采用差示扫描量热法（DSC）研究了PbZrO₃对AP、RDX和HMX热分解的催化性能；研究了含纳米PbZrO₃的NG/NC双基推进剂（PbZrO₃-DB）的热行为和非等温分解动力学。结果表明，PbZrO₃呈现典型的钙钛矿结构；纳米PbZrO₃能显著降低AP、RDX和HMX的热分解温度和表观活化能（分别降低了21、7.4和15 kJ/mol）；PbZrO₃-DB推进剂的热分解为非均相反应；PbZrO₃-DB推进剂的热分解机理为相边界反应的收缩圆柱体，动力学方程为(dα)/dt=(10^16.7)/β2（1-α）^1/2exp（-1.696×10⁵/RT）；用纳米PbZrO₃作为NG/NC双基推进剂的燃烧催化剂显著提高了其燃速，并降低了压强指数（在2~14MPa下为0.37~0.39）；纳米PbZrO₃的催化燃烧性能显著优于PbO。

以1，3，5-三硝基-2-氯苯和水合肼为起始原料，经过取代、环化反应得到4，6-二硝基苯并连三唑-1-氧化物（DNBTO），收率55.3％，并采用酸碱中和、离子交换等反应设计并合成了DNBTO的羟胺盐（HA-DNBTO）、三氨基胍盐（TAG-DNBTO）、脒基脲盐（M-DNBTO）、3，6-二肼基-1，2，4，5-四嗪盐（DHT-DNBTO）以及乙二酰肼盐（OH-DNBTO）5种含能离子盐。用红外光谱、¹H NMR、¹³C NMR及元素分析等进行了结构表征；采用DSC和TG-DTG法研究了DNBTO及其5种含能离子盐的热行为。用Gaussian 09程序和VLW爆轰方程，计算了DNBTO及5种含能离子盐的物化及爆轰性能。结果表明，升温速率10℃/min时，DNBTO、HA-DNBTO、TAG-DNBTO、M-DNBTO、DHT-DNBTO和OH-DNBTO的放热分解峰温度分别为201.3、213.0、209.9、240.5、133.7、197.7℃，M-DNBTO表现出更好的热稳定性；DNBTO及其5种含能离子盐的密度在1.59~1.69 g/cm³之间，爆速在6 783.6~7 681.3 m/s之间；DHT-DNBTO的生成焓最高，为1 081.4 kJ/mol；HA-DNBTO的爆轰性能最佳，爆速为7 681.3 m/s，爆压为25.5 GPa。

以3，6-二肼基四嗪（DHT）和3，5-二硝基水杨酸（DNS）为原料，合成了3，6-二肼基-1，2，4，5-四嗪二硝基水杨酸盐二水合物（DHT·2DNS·2H₂O），采用核磁共振波谱、红外光谱、元素分析及热重法对其结构进行了表征。采用差示扫描量热法（DSC）并结合热重-红外联用（TG-FTIR）对无水DHT·2DNS的热行为及热分解产物进行了研究。利用氧弹量热仪测定了DHT·2DNS的恒容燃烧热（Δ_cU），并通过Δ_cU估算了标准摩尔燃烧焓（Δ_cH_m^Θ）和标准摩尔生成焓（Δ_fH_m^Θ）。结果表明，DHT·2DNS的热稳定性要高于DHT，其受热分解可分为4个阶段：首先DHT·2DNS的二硝基水杨酸离子脱去羟基和部分硝基、羧基，同时肼基发生分解；然后苯环上的基团与四嗪环发生解离；随后苯环发生裂解；最后苯环残余物继续发生分解。DHT·2DNS的Δ_cU值、Δ_cH_m^Θ值和Δ_fH_m^Θ值分别为（-11 938.17±25.33） J/g、（-7 119.77±15.16） kJ/mol和（-1 177.2±11.14） kJ/mol。

为了使六硝基六氮杂异伍兹烷（CL-20）球形化并且降低其反应活化能，采用静电喷雾法成功制备了超细NC/CL-20复合含能微球。通过控制静电喷雾实验条件及前驱体溶液参量，得到了球形度完整、粒径在1~3 μm且粒度分布较窄的复合物微球颗粒，并且探究了CL-20含量对微球粒度的影响；对该复合微球进行了红外光谱分析、X射线衍射分析、热分解反应动力学研究。结果表明，复合微球中CL-20与NC之间仅为物理复合；原料CL-20为ε晶型，而静电喷雾制备的复合微球中CL-20均为β晶型；几种复合微球的放热峰温均低于原料CL-20；NC/CL-20复合微球的分解反应活化能比原料CL-20降低了28.47 kJ/mol。

将铬/氮化硼（Cr/BN）混合粉末经压片机制成直径为13 mm、厚度为2～5 mm的底物，然后在反射式飞行时间质谱仪上，以高纯氮气为载气，用激光轰击Cr/BN底物，生成了铬杂氮团簇CrN_n⁺（n=2、4、6、8），得到其质谱图。用波长为266 nm的激光对CrN₆⁺和CrN₈⁺进行了光解，获得其光解质谱图，探讨了铬杂氮团簇的组成。结果表明，生成的铬杂氮团簇中最稳定的团簇为CrN₈⁺，这些团簇的组成依次相差2个氮原子，推测生成的铬杂氮团簇CrN₈⁺由Cr⁺和N₂构成。

为探索硼铝复合粉在热固PBX中的应用，以HMX为基，加入氧化剂高氯酸铵（AP）、硼铝复合粉和聚氨酯黏结剂，设计和制备了6种配方的含硼铝炸药；分别制备3种带壳体及3种不带壳体的Φ50 mm含硼铝炸药柱；用弹簧探针法测试了无壳体药柱和带壳体药柱的爆速，分别用经验公式和相对凹坑深度法计算了爆压，讨论了硼铝复合粉含量对其爆轰性能的影响。结果表明，炸药GH-4、GH-5和GH-6用手工浇注成型，Φ50 mm×150 mm炸药柱密度在1.530～1.570 g/cm³之间，爆速在6.900～7.400 mm/μs之间，爆压约19 GPa，适用于含硼铝炸药配方筛选；炸药PF-1、PF-2和PF-3用真空振动浇注成型，Φ50 mm×110 mm炸药柱密度约1.693 g/cm³，爆速在7.800～8.000 mm/μs之间，爆压约24 GPa。炸药PF-3中含质量分数20%、硼铝质量比1∶1的复合粉，含金属炸药的组合效应使少量硼铝复合粉在反应区参加反应，其爆速和爆压值较其他配方高，表明弹簧探针法可作为炸药爆速测试的一种补充电测法，在无法实施铜箔探针法的情况下，可以考虑用弹簧探针法。

为研究混合炸药分子间相互作用，从分子水平确定两组分的力学性能和安全性最佳的混合质量比，采用分子动力学方法和密度泛函理论，模拟不同配比下六硝基六氮杂异伍兹烷（ε-CL-20）主要生长面和1-甲基-4，5-二硝基咪唑（MDNI）混合炸药的结合能、力学性能和径向分布函数（RDF）等，并计算了其理论爆轰性能。结果表明，当CL-20质量分数为60%~65%时，CL-20/MDNI的结合能最大，两组分的相容性和稳定性最好，且CL-20的（1 0 1）面与MDNI分子间作用最强；CL-20和MDNI质量比为65∶35时，混合炸药体积模量（K）、剪切模量（G）和拉伸模量（E）最小，K/G值最大，此时混合炸药的力学性能最好； CL-20和MDNI分子间作用主要是CL-20中H和MDNI中O以及CL-20中O和MDNI中H形成的氢键；电子密度拓扑分析进一步证明，CL-20/MDNI之间存在氢键作用。CL-20质量分数为65%时，该混合炸药理论爆速和爆压分别为8 382 m/s和31.87 GPa。

为研究真空环境下铝粉含量对HMX基含铝炸药爆炸反应机制的影响，利用密闭爆炸罐测量了铝质量分数为15%（OA1）、20%（OA2）、25%（OA3）和30%（OA4）4种含铝炸药的爆炸场压力与温度，并采集分析了炸药爆炸气体产物。结果表明，4种含铝炸药的准静态压力大小依次为OA2 > OA1 > OA3 > OA4，炸药OA2爆炸威力最大；爆炸场平衡温度高低依次为OA4 > OA3 > OA2 > OA1，表明平衡温度随炸药中铝粉含量的增大而升高；首次峰值温度高低依次为OA1 > OA2 > OA3 > OA4，炸药OA1和OA2到达首峰温度值的时间远快于炸药OA3和OA4，除炸药OA1外其余3种炸药均有二次峰值出现，说明含铝质量分数15%和20%的炸药中部分铝粉提前反应；铝粉反应率大小依次为OA1 > OA2 > OA3 > OA4，表明随铝粉含量的增加，铝粉反应完全性降低。

利用分离式霍普金森压杆（SHPB）试验设备及剪切装置，对RDX基含铝炸药进行剪切试验，获得了剪切力随时间的变化规律以及剪切应力，结合工业CT图像及电镜扫描（SEM）图像分析，探讨了剪切加载条件下，炸药试样破坏的宏观及微观损伤模式。结果表明，在剪切作用下，炸药装药的轴向应力-应变曲线出现两个阶段：第一阶段，较小的应变下，应力快速增加，最大值为50~60 MPa；第二阶段，随着应变的增加，应力先增大后卸载。试验加载过程中的剪切应力为38~73 kN；剪切应力小的试样，剪切带主要集中于加载面的中部，剪切应力大的试样，剪切带主要集中于剪切面附近；试样厚度较小时，损伤模式主要是晶体的微裂纹及晶体与黏结剂基体的脱粘，试样厚度增加时，损伤模式主要为晶体的多种形态。

为了得到炸药在等离子体起爆下的能量输出特性，选择空气中炸药冲击波超压和爆热作为能量输出的特征参数，金属丝电爆炸作为等离子体产生源，测定了TNT在镍铬合金丝（Ni-Cr）、钨丝（W）、钼丝（Mo）和铜丝（Cu）等离子体起爆下的空气中冲击波超压曲线，分析了金属材质对冲击波超压的影响；基于爆热量热仪和等离子体发生装置测定了TNT、RDX和HMX的爆热。结果表明，各类等离子体均可以起爆TNT，合金丝在等离子体起爆下的冲击波超压明显高于单质金属丝，冲击波峰值超压大小顺序为Ni-Cr > W > Mo > Cu；TNT、RDX和HMX在Ni-Cr等离子体起爆下的爆热值分别是4 304.1、5 491.7和6 254.8 J/g，爆热值均大于装药密度超过80%理论最大密度下的文献值，表明等离子体起爆有助于提高炸药的能量释放效率和爆轰完全性。

以3，6-双（1-氢-1，2，3，4-四唑-5-氨基）-1，2，4，5-四嗪（BTATz）和2-硝亚胺基-5-硝基-六氢化-1，3，5-三嗪（NNHT）为含能添加剂应用于含RDX或HNIW的CMDB推进剂中，考察了BTATz和NNHT对推进剂燃速、火焰和熄火表面形貌的影响。结果表明，BTATz能大大提高推进剂的燃速，而NNHT有助于推进剂产生平台燃烧，分别完全取代RDX后，推进剂的燃烧显现出不同于RDX-CMDB推进剂的独特的暗区形貌，在暗区内部存在由燃烧表面发出的发散火焰束，这主要得益于BTATz和NNHT自身高燃速特性及其燃烧时不存在如RDX的熔融过程；含与不含高氮化合物的RDX-CMDB推进剂火焰形貌类似，熔融态的RDX妨碍了燃烧表面高热碳粒的生成，较少的高热碳粒不利于RDX-CMDB推进剂燃速的提升；常用的铅-铜-碳催化体系对于推进剂的燃烧同样也具有理想的调节作用，在该催化体系与NNHT的协同作用下，8~22 MPa范围内NNHT-RDX-CMDB推进剂压强指数降至0.19，降幅达76%，NNHT-HNIW-CMDB推进剂压强指数降至0.42，降幅达50.6%；该催化体系对BTATz、NNHT、HNIW不敏感，催化体系本质上还是主要作用于双基基体，发生在燃烧表面及近燃面的凝/气相区，使得燃烧表面结构发生明显改变，CMDB推进剂燃烧性能得以改善。

采用感度测试仪、密度分析仪和热重分析仪对3种十二氢十二硼酸盐：十二氢十二硼酸钾（BH-1），十二氢十二硼酸双N-甲基乌洛托品盐（BH-2）和十二氢十二硼酸双三氨基胍盐（BH-3）的物理性质进行了研究；并采用差示扫描量热仪对3种十二氢十二硼酸盐与4种常见推进剂组分（黏合剂、交联剂、增塑剂和高能填料）的相容性进行了研究。结果表明，3种十二氢十二硼酸盐密度均为1.2 g/cm³，且对撞击和摩擦较为钝感；在500℃以下，3种十二氢十二硼酸盐与黏合剂（HTPB和PET）、固化剂（N-100和TDI）和增塑剂（DOS和A3）相容性好，但十二氢十二硼酸盐/RDX二元混合物分解反应峰温比各单独化合物的分解反应峰温降低12.7～37.5℃，会引发RDX和样品的提前分解，BH-2和BH-3与AP相容性较差，不适于在此类推进剂中使用。

采用介观动力学（MesoDyn）模拟方法对比研究了增塑剂硝化甘油（NG）、1，5-二叠氮-3-硝基氮杂环戊烷（DIANP）、N-丁基硝氧乙基硝胺（Bu-NENA）、双（2，2-二硝基丙醇）缩甲醛（BDNPF）/双（2，2-二硝基丙醇）缩乙醛（BDNPA）（BDNPF/A，两者质量比为1∶1）与硝化纤维素（NC）共混体系的相结构及其演变过程和影响因素，用扫描电子显微镜对比研究了质量配比为50/50的4种NC/增塑剂共混体系混溶产物的微观形貌。结果表明，与NG相比，DIANP、Bu-NENA和BDNPF/A与NC的混溶性更好，且显微形貌特征与介观动力学模拟结果一致性较好；20℃下，质量配比为30/70的NC/BDNPA/F共混体系和质量配比为70/30、60/40、50/50、40/60和30/70的NC/NG共混体系产生相分离；质量配比为50/50的NC/NG共混体系，NG与NC的混溶性随温度的升高而改善，40℃以上时体系的相分离现象消失。

为了优化RDX/Al/AP/HTPB炸药中浸取RDX的工艺，将响应面法（RSM）引入优化工艺过程中，拟合出该工艺的浸取率模型，并分析了超声功率、浸取时间、温度、料液质量比、浸取次数对浸取过程的影响。结果表明，以上实验各因素均对RDX浸取率有显著影响，交互影响随着实验水平值的增加而增加，二次回归模型的拟合方程为：Y=91.99+7.81A+8.23B+3.49C+3.52D+4.21E-3.47AB-1.12AC-1.68AD-1.83AE-1.90BC-2.69BD-4.79BE-1.31CD-1.58CE-3.51DE-3.86A²-3.99B²+1.11C²-0.094D²-1.23E²。