为了研究3D打印破片战斗部壳体的破片成形特性,对选区激光熔化(SLM)的中心预控槽钢壳体进行水介质破片回收试验。通过对比不同装药长径比、预控槽深度比例及网络形状的破片成形情况,明确预控槽参数对破片形态的影响,并讨论了其断裂模式。结果表明,中心预控槽通过定向引导显著提升破碎可控性,破片质量回收率为87.09%～94.42%,完整破片生成率最高可达99.60%; 装药长径比存在临界阈值,当装药长径比小于2.1时,完整破片生成率稳定于87.62%,连体率保持为22.40%; 而装药长径比超过2.1时,完整生成率骤降至70.37%,连体率跃升至69.44%; 连体破片数量与预控槽深度比例η呈显著负相关,完整破片生成率则随预控槽深度比例的增大而显著升高; 横斜与菱形的网络形状相比于方形网络具有更好的破碎均匀性,完整破片生成率分别为96.09%和99.60%。断裂模式分析表明,轴向断裂以拉伸破坏为主,周向壳体内侧为剪切破坏,外侧为拉伸断裂,且当η>53.3%时,外侧剪切带宽度与内侧趋同。

为了探究储氢合金对燃料空气炸药(FAE)毁伤性能的增强效应,采用20L球形液体爆炸测试系统并结合比色测温技术,研究了不同基体液态燃料和金属添加剂对FAE冲击波和热毁伤性能的影响规律。结果表明,FAE常用的3种液态基体燃料中,环氧丙烷的燃爆性能最佳; 当环氧丙烷中添加氢化钛粉末后,混合燃料的燃爆超压、最大压力上升速率和最大平均温度均随氢化钛粉末含量的增加呈先增大后减小的趋势,并在氢化钛质量分数为35%时达到最大值,分别为1.21MPa、68.73MPa/s和2398K; 相较于钛粉-环氧丙烷混合燃料,氢化钛粉-环氧丙烷混合燃料的燃爆火焰更加连续,相同质量浓度下其燃爆性能更加优异。表明氢化钛作为一种潜在的高能添加剂,可有效应用于燃料空气炸药,以提高其燃爆特性参数,增强FAE的冲击波和热毁伤性能。

针对黑火药传火速率不高的问题,采用在还原氧化石墨烯(RGO)上原位生长纳米硫,制备纳米硫/RGO复合物(RGS),然后用冰模板法将KNO₃与RGS复合,获得KNO₃/RGS复合物(RGPS); 通过场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、X射线粉末衍射(XRD)、比表面积和孔径分析仪、差示扫描量热仪(DSC)和高速摄影(HSVR)对其形貌、结构、热分解性能和燃烧性能进行表征,并与机械混合物的性能进行了对比。结果表明,纳米硫原位生长在RGO上,KNO₃嵌入在RGS中,KNO₃的尺寸为3μm左右; RGPS的BET表面积约为8.1m²/g,远大于机械混合物的4.2m²/g; 放热峰温比机械混合物低13.6℃,放热量增加82.4%; 活化能为153kJ/mol,比机械混合物低16kJ/mol; 常温常压下的平均燃烧速度相比于黑火药机械混合物及RGPS机械混合物提高220.3%和182.1%。说明RGPS的热分解性能及燃烧性能较机械混合物显著提升。

为了研究微纳米自组装和物理混合铝粉材料的点火与爆炸性能,采用1.2L哈特曼管和20L球爆炸测试系统对材料的点火敏感度、火焰传播特性以及爆炸参数进行了研究。结果表明,与Al-T4纯微米铝粉相比,纳米铝粉可以显著降低铝粉材料的点火能量,自组装工艺相较于物理混合工艺的铝粉材料,其点火敏感性进一步升高; 在火焰传播速度上,少量纳米铝粉的高反应速率可以加速微米铝粉的反应,自组装铝粉由于微纳米铝粉整体的协同作用,容易点火的同时对热量的传递也更为高效; 在20L球爆炸测试系统中,质量分数5%纳米的自组装和物理混合铝粉在500g/m³时达到最大爆炸压力以及爆炸指数,分别为0.72、0.75MPa以及43.21、31.49MPa·m/s,添加质量分数10%纳米自组装和物理混合铝粉则在1000g/m³时达到最大爆炸压力,分别为0.84、0.68MPa,质量分数5%的纳米铝粉爆炸压力和爆炸指数随着粉尘浓度先变大后减小,质量分数10%纳米的铝粉爆炸压力和爆炸指数则随着粉尘浓度的升高而增大,复合铝粉的爆炸威力不仅和活性相关,和铝粉本身的热值也存在一定的关联。

针对ReaxFF初始力场描述2,6-二氨基-3,5-二硝基-1-氧化物(LLM-105)的不足,采用了一种基于梯度下降算法JAX-ReaxFF框架策略,对ReaxFF反应力场进行了重新参数化,特别关注不同键和键角的势能面解离变化; 在模拟不同温度和分解速率的反应过程中,深入分析了LLM-105的反应机制。结果表明,当温度为1500K时,分子反应主要聚焦于聚合和脱氢反应; 随着温度的逐渐升高,LLM-105的反应模式呈现出了新的变化,当温度不小于2000K时,除了原有的聚合和脱氢反应外,还观察到了C—NO₂键和C—NH₂键的断裂现象; 值得注意的是,C—NO₂键的断裂成为触发这一系列反应的关键因素; 随着分子中的C—NO₂和C—NH₂键开始发生均裂反应,促进了中间产物HON₂、NO₂和NH₃的形成,并经历一系列复杂的相互反应,最终生成了N₂、H₂O和CO₂等稳定产物,表明该力场能够有效模拟在不同温度和加热速率下的化学反应变化。

为了研究不同气氛环境下脉冲激光溅射含氮化合物产生的等离子体特性及其演化过程,以氮化硼(BN)作为靶材,使用脉冲激光分别溅射氮气、空气和近真空环境中的BN,通过光谱仪采集不同延迟时间下溅射所产生的等离子体信号,揭示了等离子体的生长及消亡过程。结果表明,在空气中溅射BN会生成大量氧等离子体并呈现特征光谱峰,而在氮气或近真空环境下溅射时,该特征峰基本消失; 在氮气中溅射BN时,产生的氮原子(N I)、一价氮离子(N II)和三价氮离子(N IV)数量较多,并且氮等离子体存在时间最长,N I和N IV的存在时间分别最长可达4400ns和3450ns; 在3种不同溅射环境下,激光溅射氮气中的BN最有利于氮原子簇的制备。

综述了DNA、多肽、蛋白质、聚多巴胺(PDA)、单宁酸(TA)和纤维素等生物分子在含能材料领域中的应用。首先,分析了当前常规的非新型含能材料所面临的问题,提出了自组装技术在新结构含能材料制备中的优势,该技术通过将生物分子与含能材料组装制备新结构含能材料,有望在性能上实现提升; 然后,基于国内外相关研究,分别阐述了这些生物分子的结构特点、组装优势、组装过程及其机理,并概述了合成的新结构含能材料的性能表现; 最后,对当前生物分子在含能材料中的应用研究工作进行了总结,分析了新结构含能材料在性能优化、机理研究及应用成本等方面所面临的挑战,并展望了其在航空航天及可持续发展等领域的潜在应用前景。附参考文献55篇。

为促进工业炸药的绿色发展,用绿色氧化剂过氧化氢(H₂O₂)部分或全部替代硝酸铵(AN)形成新型工业炸药,可以减少NO_x的生成量,改善对环境的不利影响,是最有应用潜力的工业“绿色炸药”。在此基础上,综述了H₂O₂基混合炸药的研究进展,从H₂O₂/H₂O纯溶液、H₂O₂/Fuel液体混合物和H₂O₂/Fuel胶状物3个方面介绍了H₂O₂基炸药的爆轰性能,分析了H₂O₂/Fuel基炸药中H₂O₂的分解特性,对比了H₂O₂/Fuel基炸药与传统AN基炸药的爆轰性能,并阐述了H₂O₂基爆炸物的冲击起爆机制; 通过对H₂O₂基炸药爆炸性研究进展的阐述,分析了H₂O₂基“绿色炸药”面临的问题,主要有基础性能表征不充分、起爆机制不明确等; 展望了H₂O₂在工业炸药中的发展前景。附参考文献103篇。

为研究某高燃速丁羟推进剂药浆在热、低速撞击刺激下的点火响应特性,制备了两种高燃速药浆(含气率分别为1.6%、0.3%)、两种丁羟推进剂(燃速分别为35mm/s和5mm/s); 利用自制加热装置、分离式霍普金森压杆(SHPB)、落锤撞击设备开展实验,借助同步热分析红外光谱联用、显微CT扫描、高速摄影等技术分析了推进剂和药浆在热、低速撞击刺激下的点火响应特性。结果表明,高燃速推进剂的热点火温度(241.6℃)显著低于药浆,药浆热点火温度呈现较小的含气率正相关性(含气率为1.6%、0.3%的药浆热点火温度分别为261.3、255.7℃); 高燃速药浆的撞击点火阈值受含气率和约束方式影响显著,在无径向约束的SHPB撞击实验里药浆点火阈值与含气率正相关(含气率为1.6%、0.3%的药浆点火阈值分别为71J和33J),即高含气率药浆不易撞击起火; 有径向约束的落锤实验药浆点火阈值与含气率负相关(含气率为1.6%、0.3%的药浆点火阈值分别为7J和9J),即高含气率药浆撞击时更易撞击起火。

为了研究金属丝对固体火箭发动机药柱燃速的影响,选择6种导热性能和力学性能均较优的材料,做成细丝嵌入到HTPB推进剂内开展点火试验。分析了材料增速比与抗拉强度的关系以及压强对增速比的影响,开展了基于传热理论及燃面反算的增速比瞬态分析,对比分析了不同材料物性参数对增速比的影响。结果表明,铜银合金、银镍合金的抗拉强度是纯银的2.1倍、3.6倍,增速比分别为纯银的94%和43%,合金材料的增速比和强度更均衡; 工作平稳段平均压强从3.8MPa上升至9.1MPa时,银镍合金最大增速比从2.5提升至2.8; 高压下增速比从0升至最高3.25,随后降至2.65并趋于稳定,增速效果波动较大; 低压下基本无上升下降趋势,增速效果更稳定,与理论分析趋势吻合较好; 不同材料熔点、比热容与增速比呈负相关,与导热系数呈现正相关。

为了提高杀菌高能薄膜的燃烧性能和碘含量,使用Al/Ca(IO₃)₂/30% PVDF膜(30PVDF)封装39% Al/Ca(IO₃)/(5%或10%)PVDF铝热剂(5PVDF或10PVDF)得到“三明治”结构的3、5、7和9层薄膜,并通过燃速和火焰温度测试以及DSC-TG热分析研究了铝热剂层活性及其分布结构(层数和厚度)对“三明治”结构薄膜燃烧性能和释能效应的影响规律,同时探究了薄膜各组分间的反应温度和反应机理。结果表明,封装39% 5PVDF铝热剂“三明治”结构薄膜比封装10PVDF的燃速高18%～35%,表现出更好的燃烧性能,其中5层薄膜具有最大燃速,二者分别为10.2cm/s和8.6cm/s,综合了30PVDF膜层的厚度、低燃速和膜-铝热剂层在界面的传质传热效率的影响; 并且多层薄膜的平均火焰温度随着铝热剂厚度的减小而增加。DSC-TG结果表明,Al/Ca(IO₃)₂/PVDF基多层薄膜主要在330～410℃发生Al-Ca(IO₃)₂-PVDF释碘放热反应,Ca(IO₃)₂/PVDF(质量为1.55:1)在320～350℃的剧烈放热反应和燃烧产物中的AlF₃、CaF₂、CaO等进一步证实了该反应的发生。

从减少外界刺激的影响和优化含能材料结构设计的角度出发,综述了单质含能材料在不同降感策略下的降感机制,具体包括缓冲、润滑、导电、吸热和绝热、改善含能材料晶体品质和增强含能分子稳定性等; 分析了多维度降感策略,如使用多功能的降感材料和耦合多种降感手段对应的综合降感机制; 提出了今后含能材料降感的发展方向:研发兼具高能和钝感特性的含能材料,研究含能材料降感机制与使用环境的关联性,以及从分子尺度建立普适性更强的定量化描述感度的模型,为设计新型高能钝感含能材料提供理论指导与技术支撑。附参考文献93篇。

通过固体推进剂加速老化贮存试验测试了不同老化时间下推进剂的力学性能。结果表明,随着老化时间的延长,推进剂的模量、伸长率均出现降低,说明推进剂力学性能呈现劣化趋势。为了进一步揭示推进剂力学性能劣化的原因,基于溶剂法制备了CL-20/HMX共晶,开展了CL-20和HMX在硝酸酯体系下的共晶现象研究; 采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、X-射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)和热分析对共晶的形貌、结构、热性能进行了表征; 采用分离法从推进剂老化后表面提取出一种新的晶体,采用SEM、XRD、FTIR对新晶体结构进行验证。结果表明,CL-20与HMX在硝酸酯黏合剂中发生溶解后晶型未发生改变,高温加速老化过程中CL-20和HMX形成了共晶。

基于硝基胍与聚乙烯醇溶液的相互作用模型(NQ-sPVA模型),采用分子动力学方法模拟了硝基胍晶面吸附不同浓度聚乙烯醇水溶液的过程,确定了聚乙烯醇水溶液的最佳工艺浓度,试制了产气药样品并测试了其燃烧性能; 依据硝基胍的理论结构与单晶衍射分析的偏差优选力场模型; 采用分子力场方法基于MAE模型计算出了聚乙烯醇水溶液与硝基胍晶面的界面能、综合界面能、硝基胍晶面的修正吸附能; 采用扫描电镜、密度测试仪分析了聚乙烯醇水溶液浓度对产气药工艺质量的影响; 采用密闭爆发器测试了产气药药片的燃烧性能。结果表明,COMPASS II力场最适用于本研究体系,计算结果偏差最小; 聚乙烯醇与水质量比1:3.75是聚乙烯醇水溶液的最佳工艺浓度,硝基胍晶体与该浓度下聚乙烯醇水溶液间的综合界面能最低为0.33kJ/(mol·Å²),后者更容易被吸附; 聚乙烯醇包覆后的硝基胍(2 2 0)、(0 4 0)、(1 1 -1)、(1 1 1)晶面的修正附着能分别为-448.99、-548.40、-553.33、-574.80kJ/mol,重结晶的硝基胍晶面生长速率偏差降低,有助于提升黏合剂包覆效果; 基于最佳聚乙烯醇溶液浓度制备的产气药颗粒表面缺陷少,压制成型的药片厚度、质量、密度一致性好,燃烧稳定性最佳。优化黏合剂工艺浓度能改善产气药工艺质量和燃烧稳定性,是一种提升工艺效果、调节燃烧性能的有效方法。

为了改善HMX的安全性能,将低感度的FOX-7作为二元共晶的另一组分,通过超低温辅助重结晶法制备了不同摩尔比的HMX/FOX-7纳米共晶; 采用SEM、XRD、FT-IR、DSC-TG对HMX/FOX-7纳米共晶的形貌、结构、热性能进行了表征,并对其机械感度进行了分析。结果表明,HMX/FOX-7纳米共晶主要为类球形颗粒堆叠的多孔结构,其粒径主要分布在0.1～0.5μm之间; 在HMX/FOX-7纳米共晶的形成过程中,液氮对溶液的“低温冻结”以及HMX、FOX-7分子间氢键的形成对纳米共晶的形成具有显著影响; HMX/FOX-7纳米共晶的表观热分解焓相比原料大幅上升,并随HMX含量的增加而升高; 与原料HMX相比,HMX/FOX-7纳米共晶的机械感度均大幅下降。当HMX、FOX-7的摩尔比为1:3时,HMX/FOX-7纳米共晶具有最低的机械感度,撞击感度大于45J,摩擦感度为288N。

以自制的硝酸锌共晶溶剂(nitro-DES)为硝化试剂,合成了Ag/g-C₃N₄光催化剂,在温和的非酸体系中与苯甲醚硝化反应制备得到二硝基苯甲醚(DNAN); 采用X射线粉末衍射(XRD)、紫外光漫反射光谱(UV-Vis DRS)、红外光谱(IR)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)与能量色散X射线(EDX)光谱等对Ag/g-C₃N₄光催化剂进行表征,并对光催化硝化制备二硝基苯甲醚(DNAN)的机理进行了预测。结果表明,以等摩尔比配制的硝酸锌与氯化胆碱可自发形成一种低熔点的透明极性溶剂,便于可见光能量的输入与传递,同时提供硝化反应的硝基来源; 贵金属的掺杂可显著提高C₃N₄的光催化活性,以氙灯模拟太阳光、反应温度为55℃、光照时间为3h,即可使90%以上苯甲醚转化为DNAN,根据自由基抑制实验,推测其中涉及氮氧自由基为中间体的硝化机理。

为探究六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)/1-甲基-3,4,5-三硝基吡唑(MTNP)共晶的成核过程,对比研究了CL-20/MTNP共晶与两种单体在乙醇中的溶解度和介稳区宽度(MSZW),并采用修正的Sangwal模型进一步分析其成核行为。结果表明,CL-20/MTNP共晶及其单体的介稳区宽度均随饱和温度(T_s)升高和冷却速率(q)降低而减小,且当q较大时,q对介稳区宽度的影响更显著; 3种物质的界面能(γ)和成核动力学因子(A)随T_s升高而减小,说明T_s的增加有利于成核; CL-20/MTNP拥有最大的γ、临界核尺寸(r_crit)和吉布斯自由能(ΔG_crit)以及最小的A,其介稳区宽度最宽,成核最困难; MTNP拥有最小的γ、r_crit和ΔG_crit以及最大的A,其介稳区宽度最窄,成核最容易,CL-20则介于两者之间。

为揭示含能晶体材料的组成-结构形态-感度的关系,分别从晶体结构、晶体形态、多组分晶体的组成和复合结构等方面,系统总结了不同晶体形态特征、以及测试条件和试样状态对撞击感度的影响及规律,探究了其基本原因。指出含能晶体材料的晶形、粒度、缺陷和聚集态结构等特征形态对撞击感度影响规律的认识主要还是宏观的或定性的,影响的极限程度和定量关系不清楚; 共晶、掺杂、复合等多组分复合晶体的构筑机理不清,没有建立组成和结构与感度的定性定量关系; 不同晶体特征对撞击感度的作用机制还未得到统一认识。由此,提出了从晶体结构设计、晶体颗粒形态调控、复合晶体设计与构筑等方面以进一步降低撞击感度的策略,为继续开展高能低感含能晶体的研制和应用提供指导。附参考文献128篇。

针对膏体推进剂的近燃面区域热解与燃烧过程，本文对膏体推进剂进行了激光点火燃烧实验，同时基于课题组自主开发的多相化学反应数值求解器，结合14组分14基元化学反应方程对膏体推进剂近燃面区域的热解和燃烧特性进行了详细的研究。通过实验得到推进剂燃烧火焰的宏观结构并测量恒压条件下膏体推进剂燃烧速率，拟合得到的压力燃烧速率曲线与实验结果吻合较好，在实验压力范围内，对膏体火箭发动机燃烧室内推进剂的燃烧速率具有较好的预测能力。通过数值计算详细分析了膏体推进剂恒压条件下燃烧火焰结构和化学反应次序，同时数值计算了不同环境压力对膏体推进剂的燃烧过程的影响，结果表明：膏体推进剂燃烧最先发生的反应是AP的分解，而较高的环境压力限制了一次燃烧气体的扩散，但增强了对膏体域的热反馈效应，提高了膏体推进剂的燃烧速率。

为了更好地研究铝锂合金的反应性能，本文使用TG-DSC对铝锂合金氧化反应特性及动力学参数进行了分析、使用自制的燃烧实验装置、SEM、XRD等设备对铝锂合金燃烧过程、燃烧产物组成等进行了分析，并对比不同氧化剂对合金反应特性的影响。实验结果表明：铝锂合金氧化分为三个阶段，第一个阶段从开始到800 K左右；第二阶段在800-1100 K左右；第三阶段在温度高于1100 K之后。同时，分别使用Kissinger法、Ozawa法和Friedman法计算得到合金在空气和氧气环境下反应时的表观活化能。相比于高氯酸铵，聚四氟乙烯能更好地促进铝锂合金的反应：当铝锂合金/PTFE在空气中加热时，剧烈的氧化过程在铝的熔化之后被立即观察到；当铝锂合金/PTFE在空气中燃烧时，其具有比铝锂合金/AP更大的气相火焰以及更剧烈的燃烧过程，合金中铝的燃烧效率更高，反应更加完全。

总结了固体推进剂断裂特性的影响因素，对固体推进剂断裂性能及裂纹扩展的研究进展进行了综述；介绍了模拟推进剂断裂及裂纹扩展等过程的常见数值仿真方法；对固体推进剂断裂的研究方向和发展趋势进行了展望，认为考虑热力耦合影响因素的动态断裂研究、燃烧环境下的断裂性能研究、实现动态加载下全过程的实时细观观测和数值仿真方法的更新是未来固体推进剂断裂与裂纹扩展研究的重点。附参考文献75篇。

将碳纳米纤维(CNFs)引入硝基胍发射药体系,探究其对发射药结构及性能的影响规律; 通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和拉曼光谱(Raman)对样品的结构和组成进行表征; 采用差示扫描量热(DSC),通过Kissinger和Ozawa两种方法分别对发射药的热分解行为及动力学进行分析; 通过密闭爆发器试验研究了CNFs对硝基胍发射药燃烧性能的影响; 最后进行了抗冲击强度测试。结果表明,CNFs改性硝基胍发射药的结构稳定; 与空白样相比,添加质量分数1%的CNFs的发射药样品热分解表观活化能(E_a)由200.620kJ/mol提高到208.652kJ/mol,发射药的热稳定性提升; 经CNFs改性的硝基胍发射药燃烧稳定,适量的CNFs对硝基胍发射药燃烧过程有良好的调控作用; 适量CNFs可以有效改善发射药的抗冲击强度,添加质量分数为0.5%的CNFs时发射药的低温抗冲击强度相比空白样提高了26.03%。

为研究GAP/AP/RDX/Al复合固体推进剂在加热条件下的热致损伤演化规律,制备了两种RDX/AP含量不同的GAP基推进剂,通过TG-DSC-IR联用技术表征了试样的热分解性能; 利用加热装置对样品进行热处理,通过显微CT成像及扫描图像三维重构技术,获得了不同加热温度(50～130℃)、加热时长(5～35min)、加热面积(25%、50%、87.5%表面积)条件下的两种推进剂试样的CT断面图像、三维孔隙分布图、孔隙率、孔隙尺寸分布等微观结构信息。结果表明,GAP推进剂的初始试样中的孔隙主要是AP、RDX等固体颗粒内部的初始孔隙,热损伤孔隙主要为固体颗粒与黏合剂基体的界面脱湿孔隙、基体分解后产生的孔隙、初始结构缺陷; GAP推进剂在130℃下热损伤后孔隙规模相较于初始样品有显著增长,且RDX含量越高,试样受热刺激后损伤程度越大。

针对膏体推进剂的近燃面区域热解与燃烧过程,对膏体推进剂进行了激光点火燃烧实验,同时基于课题组自主开发的多相化学反应数值求解器,结合14组分14基元化学反应方程对膏体推进剂近燃面区域的热解和燃烧特性进行了研究; 通过实验得到推进剂燃烧火焰的宏观结构并测量恒压条件下膏体推进剂燃烧速率; 通过数值计算分析了膏体推进剂恒压条件下燃烧火焰结构和化学反应次序,同时计算了不同环境压力对膏体推进剂的燃烧过程的影响。结果表明,拟合得到的压力燃烧速率曲线与实验结果吻合较好,在实验压力范围内,对膏体火箭发动机燃烧室内推进剂的燃烧速率具有较好的预测能力; 膏体推进剂燃烧最先发生的反应是AP的分解,而较高的环境压力限制了一次燃烧气体的扩散,但增强了对膏体域的热反馈效应,提高了膏体推进剂的燃烧速率。

为了深入研究压伸工艺参数对改性双基推进剂成型过程安全性能的影响,对压缩熔融段、熔体输送段和口模成型段进行整体建模,对改性双基推进剂物料的密度、流变特性等物料参数进行了测定; 基于Polyflow软件,对流体域网格无关性进行了验证,研究了改性双基推进剂物料在非等温条件下压伸过程的安全特性。结果表明,螺杆转速的增加会使物料温度、压力、剪切速率升高,存在燃爆风险,为保证安全性,压伸成型过程中适宜的螺杆转速为10r/min; 螺杆温度增加,剪切速率降低,物料的塑化程度会变差,温度升高易使物料分解,结合改性双基推进剂敏感物料成分特性考虑,螺杆温度为85℃时相对安全; 相较于螺杆温度,套筒温度的变化对物料流场的影响较小,结合改性双基推进剂实际生产条件考虑,70℃套筒保温温度适合改性双基推进剂生产。结合模拟结果,得出在推进剂生产过程中需注意压力和温度快速变化带来的影响。

为了研究推进剂中金属燃料对氧化剂高氯酸铵(AP)反应特性的影响,选取两种铝基金属燃料—铝锂合金和铝镁合金,借助TG-DSC、SEM、XRD以及自制燃烧实验装置等设备,对样品释能过程及反应特性进行了分析,并采用Kissinger法计算了样品的表观活化能。结果表明,铝锂合金对AP低温分解阶段和高温分解阶段皆存在抑制效果,使得其两个阶段的分解放热峰峰温升高; 铝镁合金对AP低温分解阶段有较强的促进作用,使得AP低温分解峰峰温降至287.3℃。当加入铝锂合金后,AP低温分解表观活化能为129.7kJ/mol,高温分解表观活化能约为247.0kJ/mol; 而加入铝镁合金后,AP低温分解表观活化能降为负数(-207.2kJ/mol); AP/铝镁合金中AP的分解剧烈,样品燃烧时观察到了较大的气相火焰,其燃烧过程中铝、镁基本能完全反应,而AP/铝锂合金的燃烧产物检测到了铝单质。

通过X射线微层析成像(X-μCT)研究了5种炸药造型颗粒样品的随机堆积结构,获得了造型颗粒堆积体系的颗粒空间排列、颗粒堆积特性以及颗粒接触特征等堆积结构参量。结果表明,造型颗粒随机堆积体系存在不同程度的尺寸分离现象,粒径较大的颗粒倾向于分布在容器下方,颗粒装填过程会影响水平方向的颗粒分布取向; 各样品平均堆积效率随颗粒间径向距离的增大连续变化,表明造型颗粒随机堆积结构长程无序; 样品平均接触数为5～6,接近球形颗粒随机疏松堆积,而受颗粒粒径和形状的影响,造型颗粒随机堆积体系的体积分数能够超过球形颗粒随机紧密堆积的极限(0.64)。 造型颗粒堆积体系构成局部接触的颗粒在数量、尺寸和形貌等方面分布不均匀,但各种接触结构中60°左右的接触角出现频次最高,形成了60°左右出现单一特征峰的接触角分布。

针对六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)安全性能差的问题,基于Pickering乳液法,将CL-20、Al两种高能组分进行复合,引入含能黏结剂硝化细菌纤维素(NBC)降低体系感度,制备了CL-20-NBC/Al球形复合物; 研究了油水比、物料比、表面活性剂用量对乳液稳定性的影响; 采用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、差示扫描量热(DSC)对CL-20-NBC/Al复合物的结构、形貌、热性能等进行了表征。结果表明,Pickering乳液法制备的CL-20-NBC/Al复合物,控制油水体积比为4:6、CL-20与NBC质量比为6:4、表面活性剂用量为原料用量的10%时,能形成稳定的乳液体系; CL-20-NBC/Al复合物为规则的球形,表面光滑,粒径分布(D₅₀)为27.4μm; 与原料CL-20相比, CL-20-NBC/Al复合物的放热量提高了42%; 特性落高由原料的13cm升高到40cm,摩擦感度爆炸概率由原料的100%降至88%,其机械安全性能得到较大幅度的提升。

采用化学法合成了分子钙钛矿含能材料DAP-4,并采用扫描电镜(SEM)、能量色散光谱(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱(IR)、X射线光电子能谱(XPS)和元素分析对DAP-4性能进行了表征; 利用氧弹式量热仪和差示扫描量热仪(DSC)测试了DAP-4的生成焓(ΔH_f)及DAP-4的热分解性能,同时测试了其机械感度、爆轰性能和燃烧性能; 将DAP-4应用于CMDB推进剂中,测试了其定容和定压燃烧性能。结果表明, DAP-4的生成焓为278.6kJ/mol,升温速率20℃/min下的热分解峰温高达392.5℃,热分解活化能(E_K)为247.2kJ/mol,热爆炸临界温度(T_b)达到631.6K,远高于HMX的T_b值; DAP-4的撞击感度与TNT相近,摩擦感度与CL-20相近,爆速与RDX接近; DAP-4及其混合炸药的化学储能、作功能力和对金属的加速能力明显高于RDX和HMX,与CL-20持平。定容燃烧实验表明,含DAP-4的CMDB-1推进剂燃烧速率最快,燃烧压力最高,增压速率也最高。定压燃烧实验表明,CMDB-1的燃烧温度最高,达3501℃。

以4,5-二(1-羟基-四唑)-1,2,3-三唑(H₃OBTT)为配体,Ag(Ⅰ)作为金属中心,采用溶剂热法合成了一种新的含能金属有机框架材料[Ag₂(HOBTT)]_n; 通过单晶X射线衍射(SXRD)、粉末X射线衍射(PXRD)、元素分析(EA)和红外光谱(IR)表征了其结构; 采用差示扫描量热仪(DSC)和热重分析仪(TG)研究了其热稳定性,基于Kissinger法获得了非等温热分解动力学参数; 通过撞击感度仪、摩擦感度仪考察了[Ag₂(HOBTT)]_n的机械感度; 根据GGA-PBE泛函得到[Ag₂(HOBTT)]_n的爆炸热,并结合Kamlet-Jacobs方程计算得到爆速和爆压。结果表明,[Ag₂(HOBTT)]_n为三维框架结构,结构中不含溶剂分子,晶体属于斜方晶系、Fddd空间群,晶体密度为3.309g/cm³,起始热分解温度为586.6K,热分解动力学参数分别为E_a=255.18kJ/mol、ln(A/s^-1)=43.30,撞击感度IS>40J、摩擦感度FS=108N,爆速为7.68km/s,爆压为35.08GPa。表明[Ag₂(HOBTT)]_n热稳定性好,机械感度适中,爆轰性能优异,是一种具有应用前景的含能材料。