为了对RDX/Al/AP/HTPB炸药的有效成分进行分离回收，研究了以超声空化-表面活性剂水溶法提取RDX/Al/AP/HTPB炸药中高氯酸铵（AP）的分离工艺，探讨了各工艺参数对AP提取率的影响。结果表明，表面活性剂浓度、提取时间和超声频率是影响AP提取率的主要因素，表面活性剂种类为次要因素，料液质量比和提取次数对AP提取率的影响很小。最佳工艺条件为：室温，提取时间40min，料液质量比1：3，提取次数1次，超声功率3.0kW，表面活性剂为吐温80（质量分数2.0%）。

通过溶剂挥发法制备了DNAN和TNT晶体；利用纳米压痕技术研究了DNAN和TNT晶体的微观力学性能（硬度和弹性模量）；通过原位扫描探针成像技术（SPM）研究了DNAN和TNT晶体的压痕形貌随时间的变化差异。结果表明，DNAN晶体的平均硬度和弹性模量分别为7.82 GPa和0.22 GPa，TNT晶体的平均硬度和弹性模量分别为12.19 GPa和0.48 GPa，表明TNT抵抗变形的能力优于DNAN；随着压痕深度由118 nm增至856 nm，DNAN的硬度从0.61 GPa降至0.22 GPa；随着压痕深度由27 nm增至481 nm，TNT的硬度从2.9 GPa降至0.48 GPa，表明DNAN和TNT均存在尺寸效应。随着时间由0增至50.4 min，DNAN的压痕深度由-270.99 nm减至-44.28 nm，TNT的压痕深度由-415.12 nm减至-369.21 nm，表明DNAN晶体比TNT晶体具有更明显的慢回弹性， DNAN具有更强的冲击能量吸收能力。

针对新型火药用功能材料和含能材料的开发及应用需求,综述了金属-有机框架材料(MOFs)用作火药燃烧催化剂、高能添加剂等组分的最新研究进展。介绍了使用MOFs、含MOFs的复合结构以及MOFs衍生物作为燃烧催化剂的初步研究成果; 阐述了高能MOFs近年来的几个发展趋势,包括高维化、无溶剂化、绿色化以及精细修饰和结构调控; 指出未来将MOFs用于火药中的重点研究方向为MOFs基燃烧催化剂和高能添加剂的构效关系研究、用于高压条件下的MOFs基燃烧催化剂的探索、高能MOFs性能精准预估方法的完善、具有优异催化燃烧性能或能量、安全性能的MOFs基材料的大规模制备手段研发以及综合性能优良的新型多功能MOFs的合成和应用。附

针对国内外弹药战斗部增材制造技术,按照增材制造的技术特点和应用方向,综述了增材制造技术在弹药战斗部领域应用的研究现状。首先介绍了增材制造技术原理和主流增材制造方式; 其次分别阐述了战斗部装药、典型战斗部(侵爆、杀爆、破甲)的毁伤元结构增材制造的研究进展情况,并进一步分析了当前该技术研究所面临的基础问题,如装药的安全性、复杂形状装药、高精度装药等炸药装药问题,以及壳体复杂异形结构加工难、成型精度低及成本过高等壳体(毁伤元)制造问题; 最后对其未来发展提出了异形、高精度、安全性装药制造,弹药战斗部壳体与炸药装药一体化成型等展望,为我国弹药战斗部的增材制造技术研究提供借鉴。附

为探索超声强化化学反应的可行性,掌握强化工艺规律,选取FOX-7前体2-甲基-4,6-嘧啶二酮(MPO)的合成作为研究对象,设计了MPO连续流合成方法。以盐酸乙脒和丙二酸二乙酯为原料,经连续缩合、酸化合成得到MPO,并利用红外光谱(IR)、质谱(MS)及元素分析等进行了结构表征; 探究了超声强化作用下缩合反应的关键影响因素及工艺规律。结果表明,最佳反应条件为停留时间9min,反应温度60℃,超声功率150W,原料摩尔比n(盐酸乙脒):n(丙二酸二乙酯)为1:1.15,反应液浓度1.0mol/L(以盐酸乙脒计); 得到MPO收率86.6%,纯度99.7%,反应时间由传统釜式工艺的7.5h缩短至9min,大大提高了反应效率,获得的产品粒径小于100μm,粒径均匀、分散性好,表明该超声反应器连续制备效率高,有大规模的应用前景。

以1,2,3,4-噁三唑和1,2,3,5-噁三唑为框架,引入硝基、硝氨基、三硝基甲基等含能基团,设计了A、B两组噁三唑类含能化合物,以三唑设计C组对照组化合物进行对比; 采用密度泛函方法B3PW91/6-31G(d,p)基组,优化了化合物的几何结构,计算了化合物的密度、生成焓、氧平衡、爆速、爆压和感度等相关性能参数。计算结果表明,噁三唑类化合物的爆轰性能优良,密度、爆速、爆压等均超过三唑类含能化合物,有6种化合物的密度在1.90g/cm³以上,爆速在9.0km/s以上,爆压在40GPa以上; 基团—CNF₂(NO₂)₂、—CF(NO₂)₂、—C(NO₂)₃对密度、爆速和爆压贡献大,以噁三唑为框架加以—CNF₂(NO₂)₂、—CF(NO₂)₂、—C(NO₂)₃构建的化合物均达到了高能量密度化合物的要求,有望成为性能优良的高能量密度化合物。

为了减缓二茂铁基化合物在推进剂中的迁移,提高体系力学性能,以二茂铁甲醛为原料合成二茂铁腈氧化物,并通过傅里叶红外光谱和核磁共振波谱仪对其结构进行了表征; 采用热重分析仪对二茂铁腈氧化物的热分解催化活性进行了测试; 采用万能材料试验机测试了弹性体的拉伸强度和断裂伸长率。结果表明,添加质量分数0.8%二茂铁腈氧化物的端羟基聚丁二烯(HTPB)弹性体拉伸强度为(1.62±0.01)MPa,断裂伸长率为(198±22.35)%; 添加质量分数8%二茂铁腈氧化物的高氯酸铵(AP)的热分解温度由448℃提前至293℃; 当氰酸酯基与羟基的摩尔比(R)为1.2时,添加质量分数0.8%二茂铁腈氧化物的HTPB弹性体,二茂铁腈氧化物在弹性体中迁移距离为0.2cm,二茂铁甲醛迁移距离为4.0cm; 合成的二茂铁腈氧化物添加至HTPB中,能提高体系的力学性能,促进AP的分解,同时具有良好的抗迁移性能,表明其在复合固体推进剂中有潜在的应用价值。

为揭示橡胶/钢/橡胶复合结构的隔爆机理,建立了隔爆结构优化设计方法。利用LS-DYNA模拟了冲击波在介质中的衰减过程; 采用已有理论分析冲击波在橡胶与钢中的传播过程,获得冲击波在橡胶/钢/橡胶复合结构中的衰减规律; 针对RDX冲击起爆TNT的典型工况开展了不同复合隔板下冲击起爆试验; 基于试验结果,在验证理论模型的基础上进行了复合隔板参数对冲击波传播的影响规律研究。结果表明,橡胶/钢/橡胶对冲击波衰减效果优于橡胶/钢的复合隔板结构,更优于单一介质结构; 提出复合隔板设计方法,增大隔板高低阻抗材料之间的阻抗差异,有利于提高隔板对冲击波衰减效果; 在隔板材料和总厚度一定的情况下,优先增加两端低阻抗材料厚度,减小中间高阻抗材料厚度。

为了准确评估水下爆炸冲击波对圆柱壳结构造成的破坏程度,考虑了冲击波与目标耦合过程中的冲量传递效率因素,给出了球面冲击波作用下圆柱壳吸收冲量的积分计算方法,并提出用其作为圆柱壳结构的毁伤准则威力参量。为了避免工程计算困难的问题,进一步给出了无需积分计算的近似简化算法。借助相关文献数据,对比分析了准则的准确度与适用性。结果表明,相对于冲击波峰压准则、比冲量准则以及能流密度准则,吸收冲量准则可以更准确地对比圆柱壳目标在不同工况下的毁伤效果,与圆柱壳结构毁伤程度具有更强的相关性,均方误差比其他准则降低76%以上; 吸收冲量准则的简化计算方法可以准确逼近积分方法的结果,以文中工况为例,相对误差均在0.9%以内。所提出的毁伤准则具有良好的准确度和适用性,为准确评估水下爆炸冲击波对圆柱壳结构的毁伤效果提供了新的支撑。

为了探究负压条件下乳化炸药冲击波参数,在4m直径可调真空度球形爆炸容器内,开展不同负压和不同药量条件下的乳化炸药内爆实验,获得冲击波的超压时程曲线,重新拟合了乳化炸药在不同负压环境下的峰值超压公式和正压冲量公式。结果表明,乳化炸药质量每减少50g,峰值超压平均下降27%; 环境压力每降低20kPa,峰值超压平均下降8.66%; 乳化炸药在不同负压环境下的正压冲量约为单质炸药的81.3%; 负压条件下的乳化炸药峰值超压和正压冲量实验值与传统经验公式相比误差均大于10%,而基于常压实验值拟合的公式与不同工况下的实验值误差均小于4%,能够精确预测不同负压环境下乳化炸药的冲击波参数。

为研究HTPB推进剂的蠕变特性,开展了0.15～0.35MPa应力下推进剂的单轴拉伸蠕变试验; 结合线性黏弹性理论和连续损伤力学理论,建立了HTPB推进剂蠕变损伤模型; 根据试验数据,确定了不同应力水平下蠕变损伤模型的参数,并获取了应力对各参数的影响规律,最后利用蠕变应力0.2MPa下的试验数据对模型进行了验证。结果表明,HTPB推进剂存在明显的衰减蠕变、稳定蠕变和加速蠕变三阶段过程; 建立的蠕变损伤模型结合Burgers模型的特征和连续损伤力学理论,串联含损伤的黏壶元件,克服了Burgers模型无法反映蠕变破坏阶段特性的不足。提出的蠕变损伤模型与试验值拟合度高,误差在3%以内,可以准确地描述推进剂在不同应力水平下的全过程蠕变特性。

为提高火炸药静电感度试验结果的准确性,特别是小概率发火能量计算结果的准确性,通过蒙特卡罗方法数值模拟试验,研究了升降法、兰利法、最优化D法三种典型数理统计方法的原理和特点,探索提出了离散分布试验测点的新思路,对兰利法进行了优化和改进。结果表明,最优化D法在小概率发火能量计算上准确度最高,可在250次试验内获得误差(68.26%置信区间)小于10%的百万分之一概率静电引燃刺激量,且试验结果具有稳定性,但试验程序和数据分析计算过程复杂,可操作性不强,不适用于常规静电感度试验。改进后兰利法试验结果的准确度与最优化D法相当,且其程序和计算过程复杂度远低于最优化D法,可操作性更强,便于常规静电感度试验使用。