偶联剂在固体推进剂填料改性中的应用研究

本文采用硅烷类和钛酸酯类偶联剂对固体推进剂中的硝酸铵填料进行表面改性。改性后的硝酸铵接触角增大,表面张力降低且具有明显的疏水性。并证实偶联剂可以增强填料与粘结体系之间的界面相互作用。     

TKX-50/BTF双组分炸药与黏结剂间界面作用的MD模拟

为改善1,1’-二羟基-5,5’-联四唑二羟胺盐(TKX-50)/苯并三氧化呋咱(BTF)基高聚物黏结炸药(PBXs)力学性能,筛选合适黏结剂,选取3种高聚物黏结剂氟橡胶(F₂₃₁₁)、氟橡胶(F₂₆₀₂)与直链式酚醛树脂(PF),采用分子动力学(MD)方法模拟计算了TKX-50/BTF/F₂₃₁₁、TKX-50/BTF/F₂₆₀₂与TKX-50/BTF/PF三种PBXs体系的结合能、径向分布函数以及力学性能。结果表明：黏结剂与TKX-50/BTF炸药体系间结合能顺序为：F₂₃₁₁>PF>F₂₆₀₂,TKX-50/BTF/F₂₃₁₁体系最稳定,物理相容性较好;径向分布函数分析可知3种黏结剂与TKX-50/BTF炸药界面间均存在范德华力(vdW)与氢键作用,其中F₂₃₁₁与炸药层间氢键作用最强;3种黏结剂的加入均使PBXs体系刚性减弱,延展性增强,相较F₂₃₁₁与F_260...     

基于fsFBG传感器的SRM粘接界面服役状态监测

为了更好地模拟SRM(固体火箭发动机)推进剂/衬层粘接界面服役状态下的应力应变状态,设计了不同倾斜角度的界面拉伸试件.将聚合物封装的飞秒激光逐点直写光纤光栅(fsFBG)传感器埋入推进剂/衬层粘接界面试件中,研究了复杂应力载荷作用下fsFBG传感器的响应.结果表明:粘接试件的强度满足发动机设计验收指标,埋入的聚合物封装...     

定应变作用下NEPE推进剂老化特性及寿命预估研究

为考察定应变作用下NEPE推进剂的老化特性,研究了20%定应变作用下NEPE推进剂贮存老化过程中力学性能、凝胶性能和界面性能的变化.研究结果表明:定应变作用下NEPE推进剂在贮存老化过程中最大抗拉强度降低,最大延伸率变化较小,其老化失效主要表现为强度的失效;定应变下NEPE推进剂的凝胶百分数和粘附功随老化时间的延长而降低,NEPE推进剂粘合剂基体的降解断裂和界面的"脱湿"是其主要的老化机理;定应变下NEPE推进剂的力学性能与细观性能的相关性研究表明,最大抗拉强度与凝胶百分数和粘附功存在相关关系,计算了其关系式,建立了由细观性能评估推进剂宏观力学性能的方法;选择最大抗拉强度下降30%时失效,20%定应变下NEPE推进剂的贮存寿命为8.3年.     

《黄丹》和《工业沉淀碳酸钙》2项标准应予修订

氧化铅(工业名为黄丹)作为推进剂中常见的燃烧催化剂,对提高与保证双基系固体推进剂的燃烧性能与弹道性能具有举足轻重的作用。而起燃烧稳定作用的碳酸钙则保证了火箭(导弹)飞行中的正常燃烧。由于这2种化工原料的这一重要性,因而在推进剂生产中无可置疑地被列为关键(重要)原材料。在投入生产前,它们必须经过严格的检验。而检验的依据就是GB 3677-83(89)《黄丹》和行业标准HG 2226-91《工业沉淀碳酸钙》,其     

细观尺度下推进剂/衬层/绝热层粘接界面参数反演研究

针对经验法无法保证细观尺度下粘接界面(推进剂/衬层/绝热层)内聚力模型准确性的问题,通过扫描电子显微镜(SEM)原位拉伸实验,记录粘接试件在拉伸过程中的变形和破坏,采用数字图像相关技术结合Hooke-Jeeves优化算法的反演识别方法,对界面所采用的双线性内聚力模型参数进行反演识别,并通过界面单元的损伤因子(SDEG)变化曲线结合实验结果开展界面损伤分析。结果表明：加载速率为1.2 mm·min^-1时,模型的界面刚度、最大名义应力、界面失效位移分别为6.40 MPa·mm^-1、0.72 MPa、1.80 mm;ε为8%、18%时,仿真与实测的感兴趣区域(region of interest, ROI)位移(U_x)平均误差分别为7.1%、4.9%;损伤因子(SDEG)变化曲线可较好地表征界面的损伤过程。该反演识别方法的精度较高,为细观尺度下粘接结构界面模型参数的精准获取提供一个新的方法。     

超音速等离子制备Al/Ni涂层的性能特点

以超音速等离子喷涂系统(HEPJet)为平台,采用铝包镍(Al/Ni)自粘结粉末,借助Spray Watch2i在线监测系统、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和WE-10A万能拉伸试验机,研究了超音速等离子喷涂Al/Ni粒子的速度、温度及涂层的组织性能。研究结果表明:超音速等离子喷涂Al/Ni自粘结粉末时,与普通火焰喷涂不同,射流中无明显的放热反应特征,涂层中也未发现Al-Ni化合物;超音速等离子的喷涂功率、喷涂距离等参数对Al/Ni喷涂粒子的状态和涂层组织性能影响显著,当功率为54.6kW、喷涂距离为150mm时,Al/Ni涂层组织致密,与基体的结合强度高达56MPa。     

材料性能对固体发动机结构完整性的影响

基于描述粘弹性材料特性的Burgers模型的本构关系以及基于该本构关系下的有限元方法 ,根据温度载荷和内压载荷的特点 ,分别建立了分析某固体发动机材料性能参数对结构完整性影响的有限元模型。应用MSC/NAS TRAN结构分析软件 ,详细分析了在温度和内压载荷作用下固体发动机材料性能参数对结构完整性的影响。在温度载荷的作用下 ,主要影响结构完整性的是推进剂的泊松比与热膨胀系数 ;在内压载荷作用下 ,主要影响结构完整性的是包覆层和推进剂的泊松比以及推进剂的初始模量。所得的结论可为固体发动机的生产设计提供参考     

q∝△(T~(-1))传热时三热源热泵的最优性能普遍关系

本文导出工质与三个热源间的传热系数分别为。α、β和γ,传热规律为q~∝△(T~(-1))时,内可逆三热源热泵的最佳供热系数ψ与供热率Π间的关系:ψ<1时,Π=K_1ψ[T_p(T_H-T_ο)-T_H(T_p-Tο)ψ]/[T_HT_pT_ο(1-△_1ψ)~2];ψ>1时,Π=K_2ψ[T_p(T_H-T_ο)-T_H(T_P-T_ο)ψ]/[T_HT_pT_ο(△_2-ψ)~2];式中,K_1=αγ/(α~(1/2)+γ~(1/2))~2,K_2=βγ/(β~(1/2)+γ~(1/2))~2,△_1=(α/β)~(1/2)(β~(1/2)-r~(1/2)/(α~(1/2)+γ~(1/2)),△_2=(β/α)~(1/2)(α~(1/2)-γ~(1/2))/(β~(1/2)+γ~(1/2))。由此可得许多有用的关系。     

FOX-7/HMX混合体系热性能研究

为研究FOX-7及其与HMX混合体系的热性能,采用差示扫描量热仪(DSC)、热常数分析仪等手段,对HMX与FOX-7等质量比共混物、以及具有不同HMX与FOX-7比例的炸药配方的热分解行为、导热性质等开展了研究。结果表明：在FOX-7/HMX混合体系中,HMX与FOX-7的分解放热以及晶型转变吸热过程可相互影响：HMX在247.3℃处已有部分分解,282.5℃出现的放热峰对应于HMX的分解放热峰和FOX-7的第2步分解峰的叠加;而FOX-7的β到γ晶型转变以及HMX的β到δ晶型转变吸热峰相较于单质颗粒,分别延迟了8.5℃、9.5℃。配方中HMX与FOX-7的相对含量决定了两者的分解峰温,这可能与两者热效应的相互影响及粘结剂对炸药颗粒包覆完整度有关：随着配方中HMX含量由25%增加至60%,其熔融吸热峰由276.6℃提前至252.5℃;随着配方中FOX-7含量由25%增加至60%,其第1步分解峰和HMX的熔融分解过程相互影响,导致只出现一个分解放热峰,FOX-7第1步分解反应放热将导致其更早发生熔融分解。FOX-7颗粒的热导率、热扩散系数、比热容都高于HMX。在总含量不变的情况下,随着F...     

氧化层增厚对涡轮导叶热障涂层残余应力的影响

为了获得氧化层增厚对热障涂层残余应力的影响规律,在前期采用热流耦合方法研究热障涂层温度场的基础上,考虑温度相关的热障涂层各层材料特性,分析了多循环、氧化层(TGO)热生长以及蠕变累积作用下涂层的残余应力。结果表明:经过50个热循环后,氧化层厚度在叶片尾部高温区域最大;当TGO厚度大于2μm时,TGO厚度越大,陶瓷面层内靠近界面附近的最大主应力增量越大,易导致陶瓷面层在界面附近出现断裂失效。TGO热生长还造成靠近氧化层/粘结层的界面区域内粘结层的Mises等效应力增大,致使粘结层再次进入塑性屈服的可能性增大;TGO热生长对导叶合金材料应力分布的影响可以忽略。     

铅铜催化剂在低铝HTPE推进剂中的应用研究

研究了柠檬酸铅(PbCi)、2,4-二羟基苯甲酸铜(β-Cu)及其与炭黑(CB)的复合物对低铝HTPE推进剂主要组分、燃烧性能、工艺性能及力学性能的影响。结果表明,PbCi、β-Cu对低铝HTPE推进剂燃速表现出不同的催化效果。PbCi对5～11 MPa的燃速影响不明显,但能够提高11～19 MPa的燃速;β-Cu可有效提高5～19 MPa下的燃速。复合催化剂PbCi/CB对推进剂9～19 MPa下的燃速具有抑制作用,复合催化剂β-Cu/CB对燃速的影响与相同含量β-Cu相当。PbCi、β-Cu及其与CB的复合催化剂均能降低5～11 MPa的压强指数,提高11～19 MPa的压强指数。低铝HTPE推进剂药浆工艺性能不受PbCi、β-Cu及其CB复合催化剂的影响;PbCi可有效提高低铝HTPE在-40℃下的延伸率;β-Cu使推进剂20℃及50℃下的抗拉强度和延伸率大幅降低。     

结构参数对聚能射流侵彻性能的影响

聚能射流的侵彻能力主要由药型罩锥角角度(α)、药型罩厚度(β)、装药长径比(γ)以及装药外壳厚度(d)4个因素共同决定,为提高射流侵彻效能,对装药结构进行设计时,需要综合考虑各因素对侵彻效能的影响程度。对不同装药结构形成射流的过程进行数值模拟,取1.5倍炸高位置处的射流头部剩余速度以及射流有效长度作为评判射流侵彻能力的依据,对上述4个因素进行正交试验设计,研究各因素影响程度大小。开展射流侵彻靶板的试验,验证仿真方法的正确性。各因素对射流头部速度影响的主次顺序为：β>α>d>γ;对射流有效长度影响的主次顺序为：α>β>d>γ。研究结果可为聚能装药结构设计提供参考,可按各参数影响程度大小对装药结构进行设计。     

常压干燥制备疏水SiO2气凝胶

以聚二乙氧基硅氧烷(PDEOS)为原料,用甲基三乙氧基硅烷(MTES)对制得的醇凝胶进行表面改性,经乙醇和正己烷洗涤,在常压条件下干燥后得到疏水二氧化硅气凝胶.研究表明溶胶-凝胶体系中各组分的最佳配比为C2H5OH∶PDEOS∶HF∶H2O=20∶10∶3∶0.5(重量比);当MTES/ PDEOS(重量比)大于1.2时,经表面改性的疏水二氧化硅气凝胶与水的接触角大于110°,其密度和比表面积分别在125～160kg/m3和560～900m2/g范围.     

Pr(NO3)3掺杂对TC4微弧氧化涂层组织及性能的影响

针对TC4钛合金的生物惰性和耐磨性差问题,采用一步法直接在钛合金表面合成含有生物活性羟基磷灰石的TiO₂涂层。在(CH₃COO)₂Ca-(NaPO₃)₆体系中掺杂微量稀土盐Pr(NO₃)₃,研究掺杂对TC4微弧氧化涂层的相组成、微观形貌、显微硬度、摩擦因数、涂层结合力等参数的影响。研究结果表明：通过电解液的优化,在(CH₃COO)₂Ca-(NaPO₃)₆电解液体系下通过微弧氧化涂技术能够在TC4合金表面直接生成含有羟基磷灰石(HA)的TiO₂涂层,有助于提高其生物活性;与未掺杂Pr(NO₃)₃的涂层相比,适量掺杂后的微弧氧化涂层的显微硬度有所提高,当Pr(NO₃)₃掺杂量达到1.0 g/L时,涂层显微硬度达到最大值,约为278.8±2.6H...     

溶胶—凝胶法合成氧化铝—氧化硅纳米粉

以AlCl3*6H2O和(CH2)6N4为原料,用溶胶-凝胶法合成出比表面积为189.6m2/g的γ相氧化铝粉,平均粒径约为9nm.以铝溶胶和硅溶胶为原料,用溶胶-凝胶法合成出反应活性高的Al2O3-SiO2复合粉体.该粉体在1300℃煅烧后转变为莫来石.     

沉淀分级法调制纺丝级高熔点聚碳硅烷

作为碳化硅纤维先驱体的聚碳硅烷应当具有较高的熔点与良好的可纺性 ,但是提高熔点对合成条件提出了苛刻要求。为了解决这一矛盾 ,首先通过沉淀分级获得了高熔点 (>2 80℃ )的聚碳硅烷组分 ,然后再加入 10 - 30wt%低熔点组分来调节其纺丝性能 ,成功地调制出了高熔点 (>2 5 0℃ )、具有良好纺丝性的聚碳硅烷先驱体     

S-四嗪类高氮含能化合物的合成及性能

以3,6-对(3,5-二甲基吡唑)-S-四嗪(BT)为起始物,研究了S-四嗪类高氮含能化合物3-氨基-6-(3,5-二甲基吡唑)-S-四嗪(ADMPT)、3-肼基-6-(3,5-二甲基吡唑)-S-四嗪(HDMPT)、3,6-二氨基-S-四嗪(DATz)、3,6-二肼基-S-四嗪(DHTz)与3,3’-偶氮-(6-氨基-S-四嗪)(DAAT)的合成,经IR、元素分析、1HNMR、13CNMR等对其结构进行了表征和确认。对DHTz和DAAT的热分解性能进行了研究,由不同升温速率下的DSC实验获得了其热分解动力学参数。结果表明DAAT热稳定性好、能量高,在10℃/min升温速率下,DAAT在280℃开始分解,放热峰值330℃,放热峰的分解焓为1974.33J/g;DHTz在120℃开始分解,放热峰值159℃,放热峰的分解焓为1843.23J/g。同时,采用高温高压爆轰产物状态方程(VLW EOS)对DHTz和DAAT的爆轰性能进行了理论计算。     

顺序凝固工艺对大长径比装药缩松的影响研究

针对顺序凝固工艺对大长径比装药易形成缩松的问题,分别以受控生长期、自由凝固期的相界面形貌特征参数为中间量,建立了工艺参数到缩松体积的4层关联路径,选择TNT/RDX(33.8/65)炸药、长径比5∶1的装药模具,进行了正交仿真、极差分析以及Spearman相关系数计算,结果表明,降低水温、入水速度以及提高环境换热系数可提高受控生长期的相界面高度、开口角,从而降低自由凝固期的凝固区间最大厚度,最终减少缩松体积;工艺参数影响强弱为：水温、入水速度、环境换热系数;降低入水速度、提高环境换热系数可减少对低水温的依赖。本研究探明了顺序凝固工艺参数对大长径比装药相界面演化及缩松的影响机理,可为相关工艺设计提供理论支撑。     

4点弯曲载荷作用下残余应力与弹性模量比对涂层/基体材料界面能量释放率的影响

采用有限元计算方法研究了在4点弯曲载荷作用下,残余应力、涂层与基体的弹性模量比(简称弹性模量比)对涂层/基体材料界面能量释放率及其相角的影响。结果表明:能量释放率随着残余拉应力、弹性模量比的增大而增大;能量释放率中的相角也随着残余拉应力的增大而增大,但并不敏感,其随着弹性模量比的增大而减小。研究结果可为评价涂层/基体材料界面结合性能提供理论依据,有助于深化对涂层/基体材料界面结合性能的认识。