• 主管:中国科学技术协会

    主编:魏 卫

    ISSN 1007-7812

     
  • 主办:中国兵工学会与中国兵器工业第204研究所共同

    出版:《火炸药学报》 编辑部

    CN 61-1310/TJ

过刊目录

  • 2016年, 第39卷, 第2期      刊出日期:2016-04-29
      
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  • 刘子如,邵颖惠,任晓宁,常海
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    评论了预估火炸药及其制品的安全贮存寿命、使用寿命和可靠贮存寿命的数学模型和计算方法,包括常用的Arrhenius方程、Berthelot方程和温度系数方程及修正的Arrhenius方程、加速因子方程、多应力因素的Eyring方程、交变老化温度的累积损伤模型、BP神经网络法、结构寿命和可靠寿命的预估方法等。提出了简单快速的点斜法和单温度定时法,认为可以通过失效概率的所谓界限模型计算火炸药及其制品的可靠性和可靠贮存寿命。比较了一些计算方法,给出了Arrhenius方程和Berthelot方程预估寿命相等的条件,指出了这些方法或方程的使用范围,并举例说明了一些模型和计算方法的实际应用。附参考文献30篇。
  • 王芳芳,常海,张林军,杜姣姣,王琼
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    从交联密度测试方法的原理、适用体系及其优缺点等方面,介绍了基于橡胶弹性理论的平衡溶胀法、应力应变法、动态热机械分析(DMA)法及核磁共振(NMR)法等4种交联密度测试方法;分析了近年来交联密度测试方法在火炸药中最新研究进展和存在的问题。提出了今后交联密度测试方法研究的重点为:拓展NMR法和平衡溶胀法在PBX炸药中的适用性研究;加强NMR法对火炸药黏结剂体系固化、老化过程的实时监测技术研究;系统研究交联密度与力学性能之间的相关性关系。附参考文献68篇。
  • LEMPERT David B. , DALINGER Igor L., SHU Yuan-jie, KAZAKOV Anatolii I., SHEREMETEV Aleksei B.
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    The experimental values of the enthalpy of formation of two isomeric 3,4- and 3,5-dinitro-1-(trinitromethyl)-1H-pyrazoles have been obtained (261.5±5.0 and 246.4±6.7 kJ/mol for crystalline 3,4- and 3,5-dinitro-1-(trinitromethyl)-1H-pyrazoles, respectively). The ballistic effectiveness of these potential oxidizers in composite solid propellants was studied. It is shown that these two oxidizers may be successfully applied in metal-free compositions or with a small content of metal. For the bottom stage 3,4-dinitro-1-(trinitromethyl)-1H-pyrazole is a bit better than 3,5-dinitro-1-( trinitromethyl)-1H-pyrazole, for the upper stage the both oxidizers show the equal ballistic parameters. These oxidizers allow to create metalfree solid composite propellants with the binder percentage not lower than 19% (volume fraction), with Isp equal to 256.5-2570s at density equal to 1.72-1.74g/cm3.
  • 杨伟涛,应三九
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    以醋酸纤维素(CA)为黏结剂,黑索今(RDX)为含能组分,通过超临界二氧化碳(SC-CO2)间歇法发泡技术制备了微孔可燃复合材料CA/RDX。采用重量法研究了SC-CO2在该复合材料中的吸收与解吸收过程,同时利用Fickian扩散定律,研究了SC-CO2的扩散系数。采用扫描电子显微镜(SEM)研究了发泡温度和饱和压力对该材料内部形貌的影响规律。结果表明,CO2的吸收量与扩散系数随着饱和压力的提高而增加,在20MPa,40℃饱和条件下达到最大饱和量11.16%。RDX和CA界面降低了微孔异相成核能垒,因此增加了微孔成核速率,微孔产生于RDX和CA界面间的微裂纹并逐步长大成为完整的气泡;在微孔成核后,微孔尺寸随饱和温度与发泡温度差(ΔT)的增加而增大;由于CO2解吸收过程中扩散系数随饱和压力的增加而增加,因此饱和压力对泡孔形貌的影响不明显。
  • 洪颖,李艳春,成一
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    为了改善硼粉在含能材料中的分散性,用3-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)对纳米硼粉进行改性,并用静电纺丝法制备了硼/硝化棉(B/NC)和改性B/NC纳米纤维;用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和能谱仪(EDS)对样品进行了表征,用TG-DSC联合热分析仪对硼粉及改性前后的硼/硝化棉纳米纤维的热性能进行了分析。结果表明,改性对硼粉的粒径影响不大,改性后的硼粉在硝化棉纳米纤维中分散更均匀,纤维粗细相对均匀,改性前后硼/硝化棉纳米纤维的平均直径均为350nm左右;TG曲线表明,随着改性硼粉在NC中分散性的改善,B/NC纳米纤维和改性B/NC纳米纤维中的硼质量增加比原硼粉多46.53%和74.3%;与硼粉放热峰峰温相比,B/NC纳米纤维和改性B/NC纳米纤维中硼的放热峰峰温分别降低37.4℃和71.9℃。
  • 林长津,王浩,蒋淑园,朱晨光
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    为研究高压条件下压强对镁/聚四氟乙烯(Mg/PTFE)和镁/聚四氟乙烯/氟橡胶(Mg/PTFE/Viton)烟火药固相热分解性能的影响,在0.1、1.0、3.0MPa的氮气环境中,采用DSC法对两种烟火药的热分解性能进行了研究,分析了压强对固相反应机理的影响。结果表明,在两种烟火药的热分解过程中,随着环境压强从0.1MPa升至3.0MPa,分解中止温度从约580℃增至600℃(甚至超过600℃),同时也加深了固相反应进程,使反应放热焓增加;Mg/PTFE分解机理遵循格式中间反应(Grignard reaction)理论,且中间反应过程相对稳定,在0.1、1.0、3.0MPa压强环境下,中间反应过程中Mg的消耗量分别为8.7%、12.4%和15.7%,且随压强增加而增加;Mg/PTFE/Viton分解过程中,复杂的吸热解聚和放热氧化反应相互交织,使DSC曲线上出现多峰现象,并随压强增大趋于剧烈。
  • 李博,李兆乾,罗庆平,裴重华
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    以含能聚合物(EP)和硝基胍(NQ)为原料,采用溶剂/非溶剂法制备了EP/NQ复合含能材料,采用扫描电镜(SEM)、比表面积测试法(BET)和X射线衍射(XRD)对其形貌和结构进行了表征,用热重-差示扫描量热法(TG-DSC)对比分析了EP/NQ复合含能材料及其物理共混物的热性能。结果表明,EP/NQ复合含能材料具有三维纳米网络结构,NQ沉积在EP上面,其平均粒径为49~62nm,NQ的长针状结晶消除;与EP相比,EP/NQ复合含能材料的比表面积降低,且随着NQ质量分数由40%增至60%,EP/NQ复合含能材料的比表面积由54.599m2/g降至25.02m2/g;EP/NQ复合含能材料具有单一的热分解峰特性,热分解峰温比NQ提前55~59℃,且随着NQ质量分数由40%增至60%,EP/NQ复合含能材料的热分解峰温由200.1℃升至203.7℃;EP/NQ复合含能材料的分解热显著高于EP/NQ物理共混物。
  • 刘宁,王伯周,舒远杰,武宗凯,周群,赵强莉,王文亮
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    基于1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)的晶胞参数,通过修正Dreiding力场得到了适用于FOX-7分子模拟的Dreiding FOX-7力场;采用Growth Morphology方法模拟计算了FOX-7在真空中的晶体形貌,得到形态学上的重要晶面及附着能参数;构建了FOX-7重要晶面和H2O/N,N-二甲基甲酰胺、环己酮的吸附模型;利用分子动力学方法计算出溶剂分子与各晶面的吸附能及各晶面的修正附着能;预测了FOX-7在溶剂中的结晶形貌,并与文献结果进行了对比。讨论了氢键的成键强度对晶体形貌的影响。结果表明,FOX-7在H-2O/N,N-二甲基甲酰胺中(0 1 1)、(1 0 -1)和(1 0 1)晶面为主要生长面,结晶形态为长方体块状;在环已酮中(0 1 1)和(1 0 -1)晶面为主要生长面,结晶形态为长棱柱状,与文献结果一致。
  • 王建峰,黄振亚,侯果文
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    以3,3′-二叠氮甲基氧丁环均聚物(PBAMO)和4,4′二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)为硬段,聚叠氮缩水甘油醚(GAP)为软段,1,4-丁二醇(BDO)为扩链剂,采用预聚体法合成了BAMO-GAP基含能热塑性弹性体(ETPE);采用FT-IR、NMR方法对ETPE的结构进行了表征;研究了合成条件对ETPE的力学性能、相对分子质量、玻璃化转变温度以及软化点的影响。结果表明,合成的ETPE符合预期结构;异氰酸酯指数(R)大于1时生成交联体。n(PBAMO)∶n(GAP)为0.35∶0.65时,ETPE胶片的力学性能最佳; 随着n(PBAMO+GAP)∶n(MDI)∶n(BDO)中BDO比例的增大,ETPE的相对分子质量得到提高,改善了胶片的力学性能,PBAMO相对含量的提高导致玻璃化转变温度升高;软化点随n(PBAMO+GAP)∶n(MDI)∶n(BDO)中BDO所占比例、R值、n(PBAMO)∶n(GAP)的增大而升高。
  • 胡衍甜,吕早生,孙昱,吕春绪
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    为了提高以N2O5为硝化剂的硝化体系硝解3,7-二硝基-1,3,5,7-四氮杂双环[3,3,1]壬烷(DPT)制备HMX的收率,考察了在N2O5/HNO3/有机溶剂混合体系中, 乙酸酐、乙腈、硝基甲烷、二氯甲烷4种有机溶剂与HNO3在不同体积比下对DPT的硝解,测定了体系的H+浓度和N2O5的电导率,并分析了其对HMX收率的影响。结果表明,与4种N2O5/有机溶剂体系相比,N2O5/HNO3/有机溶剂混合体系中产品收率明显提高;体系的酸度和硝化能力是影响HMX收率的两个重要因素,低酸度且硝化能力介于乙酰硝酸酯和NO2+之间时,有利于HMX生成;N2O5/HNO3/乙酸酐混合体系为最适宜的硝解体系,当HNO3与乙酸酐的体积比为3∶2时制备的HMX收率最高,为87.9%。
  • 薛建锋,沈培辉,王晓鸣
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    为了研究侵彻过程中的跳弹问题,对不同头部形状的弹体侵彻混凝土靶进行了试验研究。通过建立跳弹的计算模型,对平头、圆头和尖头弹体的跳弹现象进行了模拟计算;研究了3种弹体在不同速度影响下的跳弹规律和跳弹临界角范围;通过正交试验分析了跳弹现象由大到小的影响因素。结果表明,弹体头部越锐长,跳弹临界角越大;随着侵彻速度从652m/s增加到1022m/s,临界角从44°增加到66°;跳弹现象由大到小的影响因素分别为:弹体头部形状、弹体材料和侵彻速度。
  • 李吉祯,牛鹏俊,樊学忠,张国防,蔚红建,付小龙,唐秋凡
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    采用三元溶胶/凝胶技术和超临界干燥法制备出纳米炭载PbO·CuO复合催化剂,用扫描电镜和元素分析仪对其颗粒表面进行形貌表征和元素分析;将其应用至交联改性双基推进剂中,研究了该复合催化剂对推进剂燃烧性能及火焰结构的影响,并与同配比的微米级PbO/CuO/CB混合催化剂进行了对比。结果表明,采用该方法制备的纳米炭载PbO·CuO复合催化剂颗粒分布均匀,单组分含量可以有效控制,PbO和CuO均匀负载在纳米炭上,颗粒尺寸为30~60nm,可有效改善交联改性双基推进剂的燃烧性能;当PbO、CuO、CB的摩尔比为5∶10∶3时,推进剂在10~20 MPa内的燃速压强指数可降至0.36;与含微米级PbO/CuO/CB混合催化剂的推进剂相比,含纳米炭载PbO·CuO复合催化剂的推进剂火焰燃面更不规则,火焰亮度和亮黄丝线明显增加,燃烧更为剧烈,表明纳米炭载PbO·CuO复合催化剂对交联改性双基推进剂催化效果明显优于微米级PbO/CuO/CB混合催化剂。
  • 邵航松,凌亦飞,侯天骄,阮宏伟,王晨娇,罗军
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    以环辛二烯为原料,经环氧化、胺化成环、硝化等合成了一种新型含能材料9-硝基-9-氮杂双环[3.3.1]壬烷-2,6-二醇二硝酸酯,采用NMR、IR、元素分析对其结构进行了表征;利用热重分析和差示扫描量热法对其热性能进行了分析;利用Kamlet-Jacobs经验公式对其爆轰性能进行了理论计算;研究了硝化反应过程中反应时间、反应温度和物料配比等因素对收率的影响。结果表明,硝酸用量为7倍摩尔当量时,在30℃下反应3h,目标产物收率为83%。9-硝基-9-氮杂双环[3.3.1]壬烷-2,6-二醇二硝酸酯熔点为120℃,起始分解温度为150℃,放热峰温为192℃,表明其具有较好的热稳定性。其爆速、爆压、密度的理论计算值分别为7580m/s、23.82GPa和1.61g/cm3,有望应用于炸药及推进剂配方中。
  • 任晓婷,张国涛,何金选,卢艳华,丁宁,叶丹阳,雷晴,郭滢媛,侯斌
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    利用Materials Studio软件中Growth Morphology方法模拟计算了1, 1′-二羟基-5, 5′-联四唑二羟胺盐(TKX50)的晶体形态和结晶习性,分析了主导晶面的表面结构特征;采用实验方法验证了模拟计算方法。结果表明,各稳定晶面在分子间距离、晶面电荷分布上存在很大区别。选择分子结构中具有负电子作用基团的晶体生长控制剂对其晶体形貌进行控制,可缩短快生长面和慢生长面之间生长速率的差距,减小晶体的形状系数。选择分子结构中含有富电子芳环的离子型表面活性剂为晶形控制剂,制备出了晶体形貌规整、呈多面体颗粒状、长径比明显变小的TKX-50晶体,试验结果验证了理论预测的正确性。
  • 刘卫孝,姬月萍,汪伟,高福磊,汪营磊,陈斌,丁峰,刘亚静
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    以二乙醇-N-硝胺二硝酸酯(DINA)为起始原料,经过叠氮化、萃取、分离、纯化等工序合成出含能增塑剂3-硝基-5-叠氮基-3-氮杂戊醇硝酸酯(PNAN);通过红外光谱、核磁共振及元素分析对目标化合物进行了表征,并测试了其热安定性和机械感度。结果表明, PNAN合成的最佳工艺条件为:叠氮化钠(NaN3)与DINA的摩尔比为1.2∶1.0、反应时间为3h、反应温度为75~80℃;测得PNAN的密度为1.46g/cm3,热分解温度为172℃,玻璃化转变温度为-41℃,摩擦感度为12%,撞击感度为56%;得出PNAN是一种热稳定好、感度适中的含能材料,有望作为含能增塑剂应用于固体推进剂和发射药中。
  • 王利侠,袁宝慧,孙兴昀,刘丰旺,唐斌,李妍妍,董立明
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    为使战斗部能够打击多种目标,在保持原单兵破甲战斗部的质量、外形结构和破甲威力基本不变的条件下,利用新型薄型波形控制器、半预制壳体和精密破甲战斗部技术,设计了破甲/杀伤多用途战斗部。采用射流垂直穿深试验、射流大间隔靶和破片杀伤试验,研究了改进后单兵破甲弹的射流穿深和破片杀伤威力。结果表明,设计的多用途战斗部在大炸高下使射流侵彻带前挂板加厚度80mm/50°均质靶后,还可穿透不低于3块厚度10mm的Q235靶板。周向杀伤破片能穿透距爆心5~10m处厚度1.5mm的 Q235鉴证钢板,破片密度不小于2枚/m2,实现战斗部多功能的打击需求。
  •  王玉玲,郭亚南
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    为研究表面吸附对JO-9159炸药力学性能的影响,通过Materials Studio软件构建了JO-9159炸药无定形六组分模型,在COMPASS力场和NPT系综下,对其(001)、(010)和(100)3种晶面的表面吸附进行了周期性分子动力学模拟;基于模型的平衡轨迹对JO-9159炸药的力学性能进行了研究。结果表明,在295K下,吸附后其各向同性增长,刚性、硬度和断裂强度减小,柔韧性增强,压缩强度降低;随着JO-9159炸药表面吸附气体分子数量的增加,体系的各向异性减小,各向同性增长,刚性、硬度和断裂强度减小,柔韧性增强,压缩强度降低;在195~395K内,随着温度的升高,表面吸附后JO-9159炸药的各向异性特征降低,各向同性特征增强,刚性、硬度和断裂强度减小,柔韧性增强,压缩强度降低。
  • 李猛,赵凤起,徐司雨,姚二岗,裴庆,郝海霞,姜菡雨
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    为考察新型高氯酸铵(AP)替代物二硝酰基胺铵(ADNA)、四硝基六氢嘧啶(DNNC)、六硝基二氮杂环辛烷(HCO)及二硝酰胺基二硝基乙撑二铵(ADNDNE)对固体推进剂能量性能的贡献水平,采用能量计算星程序5.0版,计算了4种替代物对CMDB、HTPB、NEPE、p(BAMOAMMO)推进剂能量性能的影响。结果表明,4种替代物取代4种配方中的AP都降低了推进剂排气羽流的红外辐射性能;ADNA使4种配方体系的标准理论比冲都增加;如果设计氧系数较高的配方体系,DNNC、HCO及ADNDNE都将对能量性能产生增益。
  • 陈雪莉,王瑛,张佩
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    用压力可控T形燃烧器研究了6种燃烧稳定剂ZrO2、WC、Al2O3、ZrB2、SiC和BN对RDX-CMDB推进剂不稳定燃烧的抑制规律,获得了压力耦合响应函数;讨论了不同压力及不同固有频率时燃烧稳定剂对推进剂燃烧稳定性的影响。结果表明,固有频率1700Hz和800Hz下,6种燃烧稳定剂对RDXCMDB推进剂不稳定燃烧的抑制作用具有显著差异。固有频率800Hz时,ZrO2能够完全消除RDX-CMDB推进剂的不稳定燃烧;Al2O3仅在1.3]MPa左右出现压力振荡;WC、SiC对RDX-CMDB推进剂的不稳定燃烧抑制作用随含量不同抑振区间不同;ZrB2对RDX-CMDB推进剂的不稳定燃烧抑制效果不明显;而BN则在1.5MPa有高的燃烧响应。固有频率1700Hz时,6种燃烧稳定剂均降低了RDX-CMDB推进剂的压力耦合响应函数,但降幅不同,其中SiC的降幅最大,ZrB2降幅最小。
  • 张涛,李国岫,陈君,虞育松,王梦
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    以新型二硝酰胺铵(ADN)基无毒空间推力器为研究对象,通过建立ADN推进剂撞网雾化、蒸发以及固定床内部考虑热弥散效应的非等温模型等,采用22种组分、20步反应的简化化学反应机理,对ADN推力器内部复杂物理化学过程进行数值模拟,并获得热弥散对ADN推力器性能的影响规律。结果表明,计算结果与实验结果具有较好的一致性。催化床的热弥散效应对ADN推进剂的催化和燃烧过程中温度,以及反应物和重要中间产物的空间分布有着重要的影响,当考虑热弥散效应时,会导致燃烧温度较高。
  • 徐其鹏,罗志龙,李萌,康超,陈基,陈松,杨毅
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    利用超声协同Fenton氧化法,对化学需氧量(COD)为9415mg/L的HMX生产废水进行了超声协同Fenton氧化法降解实验,用最小二乘法对实验数据进行了拟合回归。结果表明,在反应1h内,降解过程表现为一级动力学反应,且COD去除率随超声频率、初始废液pH值和反应温度的增大先增大后减小,随超声强度的增大而增大。在实际操作过程中,超声频率为35kHz,pH值为3,超声强度为1.5kW,反应温度为25℃时废水降解较宜,此时反应活化能为5.63kJ/mol,反应速率表达式为k=0.0835exp(-5.63/RT)。超声波与Fenton试剂间成正协同性,增强因子(f)1.275。