以3,4-双(4′-硝基呋咱-3′-基)氧化呋咱和羟胺为原料，发现了高密度七元环化合物7H-双呋咱并[3,4-b:3′,4′-f]氧化呋咱并[3′′,4′′-d]氮杂环庚三烯（HATF）的一种新合成方法，提出并阐明了分子内环化与羟胺还原的反应机理。利用红外光谱、核磁共振、元素分析对产物进行了表征，结合理论模拟，完成了13C NMR和15N NMR谱的归属研究。成功培养了适合单晶X-射线衍射分析的HATF单晶，测试结果发现HATF属于单斜晶系，空间群为P212121，a = 5.991(7), b = 10.270(12), c = 13.192(15) Å, V = 811.7(17) Å3, Z = 4, ρ= 1.924 g/cm3, F(000) = 472, μ = 0.166 mm-1, S =1.032, R1=0.0404，wR2=0.0854。基于晶体密度(ρ)和生成焓(ΔfH(s))，利用Explo5软件预估的 HATF理论爆速(D)和爆压(P)分别为8541 m/s和31.4 GPa，能量水平与RDX相当。采用差示扫描量热技术（DSC）研究了HATF的热分解过程，发现HATF的转晶峰温为183℃，熔点为227.7℃，起始分解温度为271.5℃，表明HATF具有优异的热稳定性。

通过铝颗粒团聚可视化拍摄结合凝相燃烧产物（CCPs）特性分析的方法，对CL-20高能推进剂中铝的团聚过程进行了拍摄，并收集了CCPs。实验统计了燃面处不同粒径团聚物的滞留时间，对CCPs进行了微观形貌观察、物相分析及粒度分布测量，研究了Al和AP粒径对CL-20推进剂团聚及CCPs特性的影响。结果表明：随着团聚物粒径的增大，燃面处团聚物的滞留时间逐渐增大，对于粒径分布在60 ~ 270 μ m之间的团聚物，其滞留时间在1 ~ 20 ms；CCPs中主要包括粒径在1 μ m左右的氧化铝烟尘颗粒和粒径大于100 μ m的团聚物颗粒，Al粒径的减小导致CCPs最大峰值粒度增大，1 μ m左右的粒子体积分数增大，团聚程度增大；AP粒径的减小导致CCPs最大峰值粒度减小，1 μ m左右的粒子体积分数减小，团聚程度减小。

针对国内外火工品、炸药、发射药、推进剂增材制造技术，按照增材制造的技术特点和应用方向，综述了国内外增材制造技术在火炸药成型中的研究现状。概述了材料喷射成型（Material jetting）、材料挤出成型（Material Extruding）、光聚合固化技术（Vat photopolymerization）的成型原理、工艺特点及在火炸药成型中的应用情况，介绍了各类增材制造技术中火炸药的物料特性，并对火炸药增材制造技术发展方向进行了预测。指出火炸药增材制造应按照火炸药的应用背景，对增材制造火炸药配方（即耗材）进行能量特性、力学特性、能量释放特性及工艺适配性等进行系统研究，以满足不同应用背景的发展需求。

针对传统发射药制备工艺无法实现复杂结构成型的问题，利用基于光固化成型3D打印技术制备了黑索金＋光敏树脂体系发射药，利用旋转粘度计、红外成像仪、万能材料试验机研究了3D打印发射药的物料粘度、光聚合固化反应放热、力学特性等性能。结果表明，光聚合固化3D打印技术可行，通过添加稀释剂可以将光敏树脂粘度由42Pa?s降至1.5Pa?s，且在很小的剪切速率下就能够降到极小值。红外摄像测试结果显示，光聚合固化过程为放热反应，固化过程最高温度51.1oC，满足RDX等含能材料的安全要求。力学性能测试结果表明，3D打印发射药拉伸强度、压缩强度和弯曲强度分别为：6.46MPa、36.1MPa和10.2MPa，常温力学强度与常规火药相当。

The combustion model of multi-perforated disk (MPD) gun propellant was established to simulate and improve its combustion behaviors. Under the precondition of the geometry combustion law, calculations describing pressure history and dynamic vivacity relationship of MPD were carried out. Influencing factors such as disk thickness, perforation diameter, burning rate coefficient and exponent were analysed. The results showed that the geometry and formulation influenced the burning characteristics of MPD. The maximum dynamic vivacity and burning time increase with the increase of disk thickness and the decrease of perforation diameter. But the influence of MPD geometry has lower impact on the combustion behavior. Comparatively, the burning coefficient and pressure exponent influence the burning behavior most, and the best propellant formulation should possess higher coefficient and pressure exponent.

利用DSC研究了不同摩尔比DNAN/DNTF二元混合体系的液化及熔融过程，建立了液化温度T与组成X的T-X相图；并分别测定了混合体系的撞击感度、特性落高和摩擦感度。结果表明DNAN/DNTF体系低共熔物组成为63.3/36.7（摩尔比），低共熔温度为67℃。DNAN/DNTF混合体系的撞击感度随DNTF含量的增加而线性增长；特性落高值在DNTF过剩的低共熔混合体系中随DNTF含量的增加而线性减小；摩擦感度受到了体系中过剩DNAN或DNTF的影响，可以通过三项式拟合摩擦感度与含量的关系。此外，还发现熔融混合和机械混合的对机械感度的影响不大。

为了研究Al/PTFE反应材料的细观冲击响应，采用理论与数值模拟的方法对Al/PTFE反应材料的冲击压缩行为进行了研究。基于三项式物态方程和混合物叠加原理，计算了Al/PTFE反应材料的冲击Hugoniot曲线及Al与PTFE材料的冲击压力-冲击温升关系；采用纳米CT获得了材料的三维细观图像，并采用数字图像处理和网格映射方法，建立了基于材料真实细观结构的三维有限元模型，计算获得的冲击Hugoniot关系与理论结果吻合较好。数值模拟研究结果表明：Al/PTFE反应材料在细观冲击压缩过程中，材料细观尺度上的波阵面呈不平整状态；铝颗粒主要受到沿冲击方向上的压缩作用，形状并未发生明显改变，W颗粒的加入使邻近的Al颗粒剧烈变形；冲击压缩后PTFE基体的温度明显高于Al颗粒的温度。

采用近红外光谱法快速测定了三基发射药干燥过程的总挥含量（醇酮溶剂含量）。通过对比三基发射药药粒样品及醇酮溶剂的光谱图特点，确定了醇酮溶剂最佳建模光谱范围为5700~6100cm-1。经对三基发射药样本的光谱图进行预处理，对比不同光谱预处理方法的效果，最终确定采用一阶导数+SNV的组合为最佳光谱预处理方法。通过偏最小二乘法(PLS)建立了三基发射药中总挥的定量分析模型，最终选择总挥建模的最佳主因子数为8。采用偏最小二乘法建立了三基发射药样品的校正模型，并对模型的预测能力进行了验证。结果表明，总挥含量的校正模型相关系数(R2 C)为0.9703，预测模型相关系数(R2 P)为0.9628；校正标准偏差(RMSEC)为0.1497，预测均方根偏差(RMSEP)为0.1879，验证集标准偏差与预测标准偏差的比值(RPD)为6.7；将该模型应用到三基发射药干燥过程总挥含量的检测，预测值平均偏差为0.055%，检测时间≤1min。试验结果表明：建立的总挥含量模型具有较好的预测性和重复性，该方法能实现三基发射药干燥过程总挥含量的快速检测。

对黏接界面微型试件开展了原位拉伸试验，利用扫描电镜对拉伸过程试件表面细观形貌进行了观察。采用数字图像相关方法对SEM图像进行了处理，获得了黏接界面原位拉伸作用下的应变场分布及演化过程。结果表明：外界拉伸应变较小时小于25%时，界面损伤较小，并且分布比较均匀，随外界拉伸应变的增加，推进剂一侧局部区域的急剧损伤使黏接界面失效；外界拉伸应变小于25%时，界面x方向平均应变 的极值位于推进剂/衬层界面处，极值约为1.25；外界拉伸应变达到25%后，黏接界面推进剂一侧 急剧增大，外界拉伸应变为28%时，推进剂一侧 极值约为1.85。

为研究环四亚甲基四硝胺（HMX）基高聚物黏结炸药（PBX）在高强度热载荷（室温~200℃，10 h）作用下的热损伤行为，使用微米计算机断层扫描技术（micro-CT）定量表征了试验前后的HMX基PBX的内部微米级孔隙变化，结合样品尺寸、质量、真密度和微观形貌的变化分析了热载荷对HMX基PBX的损伤情况。结果表明，在160℃时，样品体积、质量和真密度无显著变化；经过180℃处理后，样品发生了不可逆的体积膨胀，质量未发生变化，真密度降低8.76%；200℃处理后，由于质量降低、体积膨胀、样品表面出现孔隙和裂纹导致样品真密度降低9.92%。根据细观观测和统计计算，样品孔隙率随试验温度升高呈现先升高后降低的趋势，在180℃时最高为7.81%，200℃时又呈现下降趋势。分析认为180℃时HMX晶粒发生相变，产生的大量微裂纹和颗粒之间脱粘增大了PBX的孔隙率；200℃时，HMX颗粒细化填充部分空隙，导致孔隙率相对于180℃时降低，但粘结剂并未发生熔化对孔隙率的变化影响不显著。

 以聚己内酯（PCL2000）为引发剂，三氟化硼?乙醚络合物为催化剂，使3-硝酸酯甲基-3-甲基氧杂环丁烷（NIMMO）开环聚合成三嵌段PNIMMO-PCL-PNIMMO含能粘合剂。采用红外光谱、核磁共振氢谱、碳谱、凝胶渗透色谱、差示扫描量热法（DSC）和热重分析（TGA）对所得含能粘合剂的结构及性能进行了研究。结果表明，合成的三嵌段PNIMMO-PCL-PNIMMO含能粘合剂相对分子量在XXX范围内，玻璃化转变温度低（为-60℃），黏度小（20℃，6.8 Pa?s），其热稳定性性能良好（分解峰温216.5℃）。

为研究HTPB固体推进剂装药长期自重载荷下的蠕变规律，获取影响立式贮存装药应力、应变及位移变化的主要参数，开展了低应力水平推进剂试件蠕变试验，获取蠕变过程应变—时间曲线，将试验结果与Norton本构方程拟合结果进行对比分析；考虑推进剂材料和装药载荷等参数的不确定性，开展老化不同时间的固体推进剂装药在固化降温、不同时长重力和内压载荷联合作用下的蒙特卡洛随机有限元分析，获取各参数对蠕变结果的重要度变化规律。结果表明，Norton本构方程与试验结果一致性较高，平均相对误差小于5%；装药在长期自重下会产生蠕变，随立式贮存次数的增加，装药应力逐渐减小，位移和应变逐渐增大；卧式贮存10年时，应变与固化降温初始结果相差不足2%，位移仅增加16.3%，同等条件下，立式贮存发动机应变和位移分别增加了75%和110%，考虑老化因素时，应变进一步增加。同时，影响蠕变结果的各因素重要度与老化时间和立式贮存次数密切相关，发动机立贮20次时，m、E、v平均重要度为0.58、0.16和0.1。

 以1,3,5-三（2-烯丙基苯氧基）-2,4,6-三苯氧基环三磷腈（TAPPCP）和六（2-烯丙基苯氧基）环三磷腈（HAPPCP）分别作为耐烧蚀填料，经复配、固化制备出改性UPR包覆层。通过红外光谱、X射线能谱和差示扫描量热法（DSC）分别研究了TAPPCP和HAPPCP与UPR的分散性、固化反应动力学和固化反应机理。红外光谱和X射线能谱研究结果表明，TAPPCP、HAPPCP与UPR具有良好的混溶性，可通过自由基共聚反应形成交联结构。通过研究非等温固化反应参数，建立了非等温固化反应动力学方程。研究结果表明，TAPPCP、HAPPCP分子结构中的不饱和双键有助于降低与UPR发生共聚反应的活化能，且特征固化温度Tp和Tf均随着TAPPCP和HAPPCP添加量的提高而逐渐下降。

 为合成高能不敏感含能化合物，以3,4-二硝基吡唑为原料，经异常亲核取代氢（VNS）反应合成5-氨基-3,4-二硝基吡唑（ADNP），ADNP经重氮化后与硝基乙腈的钠盐偶合、分子内环化，合成多硝基氮杂芳香稠环含能化合物4-氨基-3,7,8-三硝基吡唑并[5,1-c] 1,2,4-三嗪（PTX），采用红外光谱（IR）、核磁共振（NMR）、元素分析表征了产物结构，优化了ADNP合成、分离条件和PTX环合反应条件。采用差示扫描量热（DSC）研究了PTX的热性能和与HMX、RDX、Al粉、硝化棉（NC）的相容性，采用小药量撞击感度测试仪测试了PTX的撞击感度。结果表明：DNP与偏三甲基肼碘化物、叔丁醇钾的物质的量比为1:2.5:3.5，反应时间为8 h，收率可达73.7%；利用DNP与ADNP的溶解度差异可以提高ADNP的提纯效率；合成PTX中间体后直接环化可将反应收率从55.6%提高至90.7%；PTX的热分解峰温为288.5 oC；PTX与Al粉和NC具有良好的相容性，与HMX、RDX不相容；其撞击感度为15 J。对PTX合成条件的优化大大提高了反应收率，对其性能研究表明PTX为一种热稳定性较好的高能不敏感含能化合物，有望应用于高能不敏感弹药中。

本文通过自主设计搭建的设备，研究了工艺条件包括溶剂/非溶剂比例，溶液浓度，溶剂和非溶剂温度以及溶剂种类对喷射结晶过程中FOX-7形貌的影响，成功制备得到超细球形FOX-7颗粒。通过扫描电子显微镜、激光粒度分布仪、XRD衍射仪、差式扫描量热仪，热失重分析仪、撞击感度仪以及摩擦感度仪对样品的形貌、粒径分布、晶体结构、热性能以及机械感度进行表征和测试。测试结果表明，和原料相比，制备得到的FOX-7产品形貌为类球形，具有亚微米/微米级别的窄粒度分布（D10 = 0.703 μm，D50 = 1.405 μm，D90 = 3.446 μm），晶体结构稳定，且相比于原料，其表观活化能提高了14.62 KJ?mol-1，同时撞击感度提高了42.2 cm，摩擦感度较原料相比降低了80%。喷射结晶过程具有产率高、效率高、易于实现大规模生产等优点，该方法对批量生产亚微米/微米级别的炸药颗粒具有参考意义。

采用溶剂-非溶剂法制备了FOX-7/RDX复合炸药，利用扫描电镜（SEM）分析了微观形貌，红外、X射线衍射（XRD）表征了结构，并测试了撞击感度；结果表明FOX-7/RDX复合炸药并未形成共晶化合物，而是FOX-7包覆在RDX表面形成的一种复合物，且随着FOX-7的含量逐渐增加，RDX晶体包覆得更加完整，FOX-7/RDX复合炸药的撞击感度也逐渐降低；当FOX-7∶RDX=3∶1时，其撞击感度降低为32%。利用DSC和TG分析了FOX-7/RDX复合炸药的热性能，其分解放热峰温为232.8℃，较RDX降低了5.2℃，这表明FOX-7/RDX复合炸药的耐热性较单质RDX略有降低。

Powdery emulsion explosive is a new type of industrial explosive with good performance and wide application. Combustion to detonation (Deflagration to Detonation Transition, DDT) should be studied to ensure production reliability and safety. In this study, powdery emulsion explosive samples with average particle sizes of 92, 130, and 150 ?m were selected as the research objects. Experimental methods were designed to conduct combustion to detonation experiments on beds with different loading densities by using a DDT tube sealing device. Various experimental characteristics of powdery emulsion explosives in DDT were found, and they were different from those of other simple high-energy explosives. When the fiber optic probe was located on the inner wall of the DDT tube, only the velocity signal of the detonation stage was detected. When the fiber optic probe was located at the axis of the explosive bed, the relative complete combustion and detonation velocity signals of the explosive bed were measured. When the DDT tube was placed horizontally, the combustion to detonation phenomenon occurred in all the beds, with the loading density within 0.67–0.89 g/cm3. When the loading density exceeded this range, the combustion of the beds was easily stopped, and the combustion to detonation phenomenon was difficult to occur. When the DDT tube was placed vertically or obliquely, no detonation occurred in the explosive bed with different loading densities, and combustion was propagated to extinguish not far from the ignition head. Only by choosing an appropriate placement method for the DDT tube can the continuous burning of the explosive bed be ensured during the experiment. It indicates that powdery emulsion explosive cannot burn by itself without sufficient external energy support. The position of probe and the placement of DDT tube directly affect the results of DDT experiments.

为研究NEPE推进剂老化过程中抗拉强度的变化规律和表征方法，对加速老化后的NEPE推进剂进行了单向拉伸试验和傅里叶红外光谱试验。采用二阶高斯拟合与对数拟合方法分别建立了老化过程中的抗拉强度模型与强度拐点出现时间与老化温度的相关性模型。通过红外光谱数据和抗拉强度数据的相关度分析，发现了与拐点后抗拉强度高度相关的红外特征峰。研究结果表明：NEPE推进剂老化过程中抗拉强度先波动，一段时间后抗拉强度加速下降。其强度拐点出现时间和老化温度呈对数平方关系，且处于拐点后的抗拉强度可由推进剂自身红外光谱特征峰定量表征。证明了利用傅里叶红外光谱表征NEPE推进剂抗拉强度的可行性。

火炸药及装药燃烧转爆轰（DDT）是一个极其复杂的物理化学过程。为了研究DDT过程及其机理，本文探索了一种DDT过程波速实时测量方法——微波相移测速法，其基本原理是将DDT过程中由波阵面运动而引起的微波频率和相位的变化精确地测量出来，从而实时获得波阵面的运动速度。文中详细阐述了测量系统的组成、标定方法、试验设计及程序等，然后，将该方法应用于高能硝胺发射药DDT过程，获得了该发射药DDT过程中波阵面的传播速度和位移随时间的变化规律，最后，探讨了高能发射药容易发生DDT的原因。实验发现，该方法抗干扰能力强，采样频率高，所得信息量大，弥补了传统测量技术（如电离探针技术等）的不足，可为高孔隙率发射装药的DDT控制研究提供重要的技术支撑。

为了提高CL-20（六硝基六氮杂异伍兹烷）的安全性，采用机械混合法和重结晶法分别制备了CL-20/TATB混合物。通过光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)、感度测试仪对其形貌、晶型、热稳定性、机械感度进行测试分析。结果表明：机械混合后CL-20表面无明显包覆物，而重结晶混合粒子表面有一层致密的黄色薄膜，同时两种混合物中CL-20的晶型仍为ε型，未发生晶型转变；两种混合物的热分解表观活化能较原料CL-20分别提高了17.3kJ/mol，117.36kJ/mol，热爆炸临界温度分别提高了0.12℃和3.8℃，重结晶混合粒子的热稳定性明显提高；感度测试中，两种混合物的撞击感度的H50较原料CL-20分别提高了10.4、54.5cm，摩擦感度的临界载荷分别提高了80N和260N，重结晶混合粒子的机械感度显著降低。

以3, 3-双叠氮甲基氧杂环丁烷-四氢呋喃共聚醚（BAMO-THF）作为包覆材料，利用原位聚合法，使BAMO-THF在硝胺炸药（RDX、HMX、CL-20）表面交联聚合后形成包覆层，获得BAMO-THF/硝胺炸药复合含能材料。通过SEM、FT-IR、XRD、Raman、DSC及感度测试对样品的形貌结构和性能进行表征。结果表明，BAMO-THF成功包覆在硝胺炸药表面；BAMO-THF和硝胺炸药的相容性良好，用BAMO-THF包覆硝胺炸药不会改变其热安定性；BAMO-THF包覆可使三种硝胺炸药的撞击感度降低40%以上，摩擦感度降低13%以上。

为了揭示较宽应变率范围内，密度对某RDX基含铝PBX炸药压缩力学行为的影响规律，分别采用电子万能试验机和分离式Hopkinson压杆（SHPB）进行了准静态和动态压缩试验，获取了不同密度（1.65g/cm3、1.70g/cm3和1.74g/cm3）炸药在不同应变率（0.01/s、400/s、800/s和1300/s）下的压缩应力-应变行为。结果表明：该含铝PBX炸药的力学响应具有明显的应变率敏感性和密度依赖性。随着密度的增加，弹性模量和峰值应力基本呈线性增大，其中峰值应力的增速随应变率增加而减缓（74.9%、63.5%、44.5%及26.8%）；随着对数应变率的增大，弹性模量和峰值应力均表现为指数递增趋势。考虑应变率和密度对材料弹性模量及峰值应力的影响，建立了含损伤的粘弹塑性本构模型，该模型能够准确描述较宽应变率范围内、不同密度条件下含铝PBX炸药的压缩应力-应变行为。