综述了不同影响因素,包括内部影响因素(物理和化学性质、分子组成和电子结构、热解参数以及其他)和外部影响因素(添加剂和配比、包覆和共晶)对含能材料摩擦感度影响的研究进展,推测了可能影响含能材料摩擦感度更为重要的因素,比如表面能和过剩能量等; 总结了目前已有的含能材料摩擦感度的预测模型,对比分析了不同含能材料摩擦感度预测模型的优缺点; 提出了关于含能材料摩擦感度的研究方向,即建立具有普遍性的含能材料摩擦感度预测模型。因此,具有普遍性的摩擦感度理论模型结合精确的摩擦感度实验数值,才能更好地促进含能材料摩擦感度研究的发展。附

为了优化改性双基推进剂的生产工艺参数,保证生产过程的安全性,采用毛细管流变仪、真密度测试仪等对改性双基推进剂的密度、导热系数、流变特性等进行了测定,并拟合出了该配方的流变本构模型; 采用Polyflow软件对不同锥形单螺杆结构下挤压成型过程进行了模拟。结果表明,随着螺杆螺距的增大,螺杆的输送能力减弱,建压能力减小; 螺槽深度增大有利于物料输送,但会使机头压力减小,不利于物料平稳挤出; 螺杆的大端直径增大,螺杆的剪切能力增强,压缩比增大,建压能力增强; 当锥型单螺杆螺距为25mm、螺槽深度为7mm、螺杆大端直径为65mm时能在保证改性双基推进剂生产工艺相对安全的情况下,能得到混合均匀性较好的产品。

为了对比不同载体对熔铸炸药悬浮液流变特性的影响,使用Haake Mars Ⅲ流变仪对TNT、DNAN、DNP的HMX悬浮液的流变性能进行了测试,分析了载体种类、剪切速率、体系温度、固相颗粒含量、颗粒级配对悬浮液流变性能的影响。结果表明,3种载体在熔融态时均为牛顿流体,而其悬浮液均表现出剪切变稀的性质; 当温度在95～110℃时,熔融态载体单质的黏度变化均不超过12%; 相同温度条件下,载体及其悬浮液表观黏度大小关系为:DNP>TNT>DNAN; 当奥克托今(HMX)大小颗粒粒径比约为7、体积比为2时,3种载体悬浮液的表观黏度均为最低; 将相对黏度和相对固含量的关系用Krieger-Dougherty函数进行拟合,结果表明3种载体均能较好地适用该模型,待拟合指数与熔铸载体的黏度和剪切速率均呈负相关。

为了研究5,5'-联四唑-1,1'-二氧二羟铵(HATO)的机械感度、热分解特性及爆轰性能,利用乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)为黏结剂、石蜡为钝感剂,采用捏合造粒工艺制备了包覆HATO; 采用BAM撞击感度仪、BAM摩擦感度仪、差示扫描量热仪、同步热分析仪、恒温式爆热量热仪等对HATO及包覆HATO的机械感度(撞击感度、摩擦感度)、热分解特性及爆轰性能(爆热、爆压和爆速)进行了研究。结果表明,在机械感度方面,HATO包覆前后的临界撞击能量和临界摩擦力分别为5J、120N和6J、180N; 热分解特性方面,包覆HATO的起始分解温度和峰值温度升高,分解热降低,活化能增大; 说明利用EVA、石蜡包覆可降低HATO的机械感度,提高HATO的热分解温度及活化能,提升HATO的应用安全性; 在爆轰性能方面,包覆HATO的爆热由4948kJ/kg降至4701kJ/kg,爆压由31GPa降至23GPa,爆速由9400m/s降至8785m/s。分析认为,EVA和石蜡密度较小,导致包覆后HATO的密度降低,爆轰性能下降。此外,HATO的爆轰产物主要是N₂、H₂O、NH₃、NH₂、N₂O和NO等质量轻的小分子,而这可能也是HATO爆压偏低的原因。

为提高3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)的机械安全性,采用溶剂-非溶剂法对原料DNTF进行形貌调控并进行性能表征; 通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线粉末衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、差示扫描量热仪(DSC)和BAM感度测试仪对DNTF的形貌、结构、热分解性能和安全性能进行了研究。结果表明,在非溶剂温度为20℃、搅拌速率为300r/min、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)质量浓度为2.5～3.5g/L时得到形貌规整、粒径分布均匀的花球形P-DNTF,其表观活化能相比于原料DNTF提高约28kJ/mol,热稳定性有所提高; P-DNTF的撞击能量和摩擦能量较原料DNTF分别提高2.5J和88N,表明经形貌调控后的花球形P-DNTF的机械感度降低,安全性能提高。

为了获取不同约束方式和强度下HMX基压装含铝炸药慢速烤燃响应特性,以典型超音速钻地/侵爆战斗部为背景,设计了装药长径比为5:1的缩比烤燃弹; 开展了无约束和不同约束强度下HMX基压装含铝炸药慢速烤燃实验; 获取了无约束条件下HMX基压装含铝炸药的反应过程,以及不同壳体壁厚(4、10、16和20mm)与端盖螺纹长度(10、12和14mm)时装药反应烈度的变化规律。结果表明,慢速烤燃条件下该HMX基压装含铝炸药反应包括生成气体、端面燃烧、火焰熄灭3个阶段; 烤燃弹约束强度影响装药烤燃时间和点火温度,进而影响烤燃弹内部反应压力增长,最终导致不同的反应等级; 当螺纹长度(L)为14mm时,壳体厚度(δ)由4mm增加至20mm,反应等级由爆燃发展为爆炸而后降低为燃烧; 当壳体壁厚(δ)为10mm时,螺纹连接长度(L)由10mm增加至14mm,烤燃弹反应等级由燃烧转变为爆炸; 当壳体壁厚(δ)与等效壳体壁厚(δ_e)相当时,烤燃弹约束强度较为均匀,有利于反应压力的不断增长,最终导致烤燃弹发生更为剧烈的爆炸反应。

为提高推进剂的能量利用率和热释放效率,分别以物理混合法、静电喷雾法和溶剂-非溶剂重结晶法制备Al/AP/NC/CL-20纳米复合炸药; 采用扫描电镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、X-射线衍射仪(XRD)、红外光谱仪(FT-IR)和同步热分析仪(TG-DSC)对不同样品的形貌、结构和热分解性能进行了分析; 利用高速摄影仪测试其点火燃烧性能并对其撞击感度进行测试。结果表明,3种方法制备的Al/AP/NC/CL-20炸药组分分布均匀,粒径在100～300nm之间; 3种方法所制得的复合物中的组分NC、CL-20、AP与Al之间均为物理复合,其中静电喷雾法制得的样品中的CL-20晶型转变为β型; 物理混合法、静电喷雾法和溶剂-非溶剂法制得的Al/AP/NC/CL-20复合炸药的点火延迟时间分别为3、22和1ms; 燃烧持续时间分别为710、608和241ms; 与纳米CL-20相比,物理混合法、溶剂-非溶剂法和静电喷雾法制备的Al/AP/NC/CL-20复合炸药特性落高分别从8cm升高至25、31和28cm,降感效果明显。

为了探索多硝基含能化合物的合成及其热分解性能,以4-氯-3,5-二硝基苯胺为原料,在乙酸酐溶液中加入4-氯-3,5-二硝基苯胺,乙酰化反应生成4-氯-3,5-二硝基乙酰苯胺(化合物Ⅰ),收率为91.7%; 化合物Ⅰ在室温下硝化2h,制得4-氯-1-硝氨基-2,3,5,6-四硝基苯(化合物Ⅱ),收率为69.1%; 采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、核磁共振光谱(NMR)和元素分析(EA)对两种物质的结构进行了表征; 培养了两种化合物的单晶,通过X-射线单晶衍射(SC-XRD)测定化合物的晶体结构; 采用氮当量公式(NE)和修正氮当量公式(MNE)计算了化合物Ⅱ的爆轰性能,采用DSC和TG测试了化合物Ⅱ的热分解过程,并根据Kissinger法和FWO法计算了化合物Ⅱ的表观活化能(E)和指前因子(A),计算了放热分解过程的初始分解温度(T_p0)、自由活化能(ΔG^≠)、活化焓(ΔH^≠)、活化熵(ΔS^≠),并估算了热爆炸临界温度(T_bp0)。结果表明,化合物Ⅰ的相对分子质量为259.61,空间群为C2,化合物Ⅱ的相对分子质量为352.5,空间群为C2/c,两种化合物的晶体结构均属单斜晶系; DSC显示,化合物Ⅱ在438.20K时达到最大放热峰,具有较好的热稳定性,爆轰参数表明该物质能量较高,有望成为极具前途的高能量高密度含能化合物。

为减少熔铸炸药的装药缺陷、提高装药密度,设计制造了一套高压熔铸成型系统,采用与典型TNT基和DNAN基熔铸炸药物理性质相近的惰性代料开展高压熔铸成型试验,研究加载压力、保压时间和加压时机对代料药柱相对密度和装药质量的影响。结果表明,高压熔铸成型过程中,除液相补缩作用被增强外,还存在糊状补缩和固相补缩作用,从而显著减少药柱的装药缺陷,提高相对密度; 加载压力应在药柱的三轴压缩屈服强度和三轴压缩抗压强度之间; 保压时间应超过药柱的凝固耗时; 加压时机的温度应保证模具内壁尚未出现凝固层; 加载压力25.45MPa、保压时间60min、加压时机80℃工况下制得的药柱无装药缺陷,相对密度高达99.90%。

为了获得较为精确的描述黑索今(RDX)驱酸洗涤过程的动力学模型,基于6种典型脱附动力学模型与9种典型扩散模型,结合驱酸洗涤实验数据,采用共享参数模式下非线性拟合方法进行了RDX驱酸洗涤的动力学研究。结果表明,H-S分数阶脱附模型能够较为准确地描述RDX驱酸洗涤过程,其拟合相关系数均在0.998以上,拟合决定系数均在0.993以上; 磁力搅拌清洗与超声波清洗的脱附活化能分别为20.05、21.42kJ/mol,指前因子分别为32.070、329.516min^-1,脱附时间指数分别为1.4682、0.9856,脱附模型常数分别为1.2984、1.0545; 当洗涤温度为20～50℃时,与磁力搅拌清洗相比,超声波清洗时RDX表面吸附的酸脱除速率约增大了4.86～5.17倍,且随着洗涤温度的升高,驱酸洗涤过程的速率控制步骤由脱附为主的综合过程逐步转化为酸的扩散过程。