喷雾干燥法制备HMX基含铝炸药的工艺优化

以丙酮为溶剂,氟橡胶F2602为粘结剂,采取喷雾干燥工艺技术制备了HMX基含铝炸药,研究了入口温度、进料速率以及氮气流量等条件对其性能的影响规律。使用SEM观察了制得HMX基含铝炸药复合微粒样品的形貌特征,利用XPS测试了原料HMX及复合微粒样品表面元素含量和包覆效果,并用撞击感度测试仪测得了原料HMX及复合微粒样品的撞击感度。结果表明,喷雾干燥法制备HMX基含铝炸药的最优工艺条件参数为：入口温度70℃,进料速率4.5 mL·min^-1,氮气流量473 L·h^-1。此时所制得复合微粒样品大小均匀,球形程度高,表面光滑平整,缺陷较少,同时其表面粘结剂氟橡胶F2602含量最高,纳米铝粉含量最低,包覆度高达84.85%,包覆效果较好。与原料HMX相比,其撞击能量升高了7 J,撞击感度显著降低,安全性能得到明显提高。     

纳米HMX/RDX机械共晶的制备及其性能

采用机械球磨法将HMX和RDX放在一起进行分析处理,制备出平均粒径为250.1 nm的HMX/RDX共晶炸药,并对其原料进行了表征和测试。结果表明:纳米HMX/RDX共晶微观形貌呈类球形,粒度呈正态分布;机械球磨作用并未改变炸药原有的分子结构和表面元素,但有新的晶相生成;纳米HMX/RDX共晶的热分解峰温介于原料HMX和RDX之间,分解主产物为N2O,另有少量CO2、NO2、NO、H2O、CH4生成;HMX/RDX机械共晶的撞击感度和摩擦感度比原料和共混物低,但热感度高于原料HMX和RDX,5s爆发点只有196.4℃。     

共晶理论与含能共晶材料研究进展

含能材料高能量与低感度的平衡是难以快速突破的科学难题,而含能共晶技术可以通过改变含能化合物的内部结构组成和结晶结构,进而改变含能材料的固态性质,实现能量和安全性的平衡,从而保障现代武器系统的高效毁伤与高安全性。在总结现有含能共晶材料相关研究的基础上,首先,从热力学过程和相互作用等角度揭示了共晶的形成,汇总了含能材料共晶的制备方法以及表征技术,并简要论述了制备方法及表征技术的优缺点。其次,归纳总结了CL-20、HMX、TNB系列共晶炸药与2种共晶组分之间密度、熔点、分解温度、感度和爆炸性能的关系,验证了含能共晶技术可有效平衡高能量与低感度的固有矛盾。最后,提出了建立完善的含能材料共晶形成原理及共晶含能材料的放大生产与应用是含能材料领域亟需解决的两大关键难题,并展望了未来含能共晶材料的研究应致力于含能共晶体系开拓、含能共晶技术优化和含能共晶系统机器学习。     

包覆式复合侵彻体的数值模拟研究

为增强聚能装药对目标的后效毁伤效应,设计了一种包覆式复合侵彻体装药结构,在爆轰波的驱动下,紫铜药型罩后翻包覆活性材料,穿透目标后,活性材料释能对目标内部实施纵火后效毁伤。运用LS-DYNA有限元软件对包覆式复合侵彻体的成型及侵彻靶板过程进行模拟,分析了活性罩直径、外曲率半径和罩顶厚度比对包覆式复合侵彻体成型的影响。结果表明：将活性材料嵌入紫铜药型罩内侧,在炸药驱动下可以实现对活性材料的包覆;当活性罩直径取值为0.86D(D为装药直径)时,外曲率半径取值为1.15D,壁厚比取值为2/3时,复合侵彻体包覆效果较好;包覆式复合侵彻体能穿透30 mm厚45#钢靶,并能对后效靶造成毁伤。     

BaTNR的130℃高温安定性研究

为了研究斯蒂芬酸钡(BaTNR)的耐高温性能,在130℃条件下对BaTNR分别进行1 d、2 d、3 d、4 d的高温贮存试验,对经历高温贮存试验前后的BaTNR药剂进行表观形貌分析、差式扫描量热(DSC)分析、质量损失率分析、火焰感度测试和P-t曲线测试等研究,多参数验证BaTNR的130℃高温热安定性.结果表明:B...     

CrTiAlN复合涂层的抗高温氧化性能与机理

采用多弧离子镀技术,利用Cr靶和TiAl靶,在活塞环材料65Mn钢基体上了制备CrTiAlN复合涂层,并对电镀Cr、CrN和CrTiAlN复合涂层在900℃下的高温氧化性能进行了比较,利用扫描电镜、能谱和X射线衍射观察和分析了样品表面氧化膜的性能,得到了CrTiAlN复合涂层的氧化机理。试验结果表明：CrTiAlN复合涂层在900℃时具有良好的抗高温氧化性能。     

水解法测定发射药钝感剂浓度分布实验条件优化

对水解法测定发射药中钝感剂浓度分布实验条件进行了优化。结果表明,包覆材料选用氯丁橡胶胶粘剂效果最好;水解在沸碱液中进行时,残药表面光滑且能提高测试效率;残药干燥条件为:在100℃干燥20 m in。     

激光淬火渗硫复合层的抗高温摩擦磨损性能

采用网格化激光淬火和低温离子渗硫技术对42MnCr52钢进行复合表面处理,使用洛氏硬度计、扫描电子显微镜、X射线衍射仪和能谱仪对表面改性层进行了表征分析,使用T11高温摩擦磨损试验机对复合处理前后的样品进行了高温摩擦磨损比较试验。结果表明:经激光淬火-离子渗硫复合处理后,在基材表面形成了激光淬火渗硫复合层,具有显著的抗高温摩擦磨损性能。与未处理样品相比较,硬度提高20%左右,摩擦因数降低约10%,磨损失重量减少50%以上。最后对激光淬火渗硫复合层的抗高温摩擦磨损机理进行了探讨分析。     

TiO_2/ACF复合光催化材料的制备及性能

用适宜载体将粉体材料固定是提高光催化材料稳定性的关键。采用溶胶-凝胶法,以钛酸丁酯为原料,选取活性炭纤维(ACF)为载体,制备了TiO2/ACF复合光催化材料。利用X射线衍射仪(XRD)、热分析仪(DSC-TG)和扫描电子显微镜(SEM)等测试技术对复合光催化材料的结构进行了表征分析。在紫外光照射下,通过对甲醛气体的光催化降解,考察了煅烧温度、煅烧时间、负载次数和负载时间等不同制备条件对复合光催化材料结构和性能的影响,结果表明:当煅烧温度为400℃,煅烧时间为2h,负载3次,负载时间为6min制备的TiO2/ACF光催化性能最佳。     

CrN/MoS2固体自润滑复合膜渗硫层相结构研究

采用扫锚电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)对CrN/MoS2固体自润滑复合膜表面形貌进行了观察,利用X射线光电子能谱(X-ray Photoelectron Spectroscopy,XPS)和俄歇电子能谱仪(Auger Electron Spectrosco-py,AES)对复合膜渗硫层的相结构及剖面元素分布进行了研究。结果表明:经低温离子渗硫处理后,在复合涂层中成功合成MoS2自润滑相,并伴有少量SO2、CrSO4生成。研究发现:渗硫层被氧化是源于渗硫过程中残留的氧气和样品保存过程中接触的空气;用真空封装等隔氧保存方式可防止样品存储过程中渗硫层被氧化;改善渗硫工艺,杜绝渗硫过程中渗硫层被氧化,可以获得单一成分的MoS2层。     

活塞环表面CrTiAlN复合涂层的抗高温腐蚀性能研究

采用多弧离子镀技术,利用Cr靶和TiAl靶,在活塞环材料65 Mn钢基体上制备了CrTiAlN复合涂层,并对电镀Cr、CrN和CrTiAlN复合涂层在800℃下的抗高温腐蚀性能进行了比较分析,用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪观察分析了样品表面高温腐蚀氧化膜。结果表明:CrTiAlN复合涂层具有优异的抗高温腐蚀性能,在800℃时仍具有良好的抗高温腐蚀性能,其氧化机理是O向涂层内部扩散氧化,在高温腐蚀过程中,CrTiAlN涂层中的Cr发生了选择性氧化,优先形成了Cr2O3,CrTiAlN涂层氧化层区域的结构由外至里组成顺序为Cr2O3、Al2O3+TiO2、(Cr,Ti,Al)N。涂层外层的Cr2O3氧化物有利于阻碍氧元素向涂层内部扩散,能够降低涂层的高温腐蚀速度。     

TiN基复合涂层硬质合金刀具的力学性能与切削性能研究

采用闭合场非平衡磁控溅射离子镀在YT14硬质合金刀具上沉积了TiN、TiAlN、TiN-MoS2和CrTiAlN复合梯度涂层.利用纳米硬度计、维氏显微硬度计、扫描电子显微镜和X射线衍射分析仪表征了刀具涂层的力学性能和组织结构,并在干式切削条件下, 比较研究了涂层对硬质合金刀具切削性能的影响,得出4种涂层刀具的切削寿命的排序依次为CrTiAlN＞TiN-MoS2＞TiAlN＞TiN;研究结果表明,多元复合涂层刀具在提高切削性能方面效果是显著的.     

应用镁金属化学还原法制备多孔Si/Si-O-C负极材料机理研究

以二乙烯基苯和聚硅氧烷为原料经先驱体转化法制备Si-O-C材料,利用镁金属在惰性气氛保护下高温还原制备多孔的Si/Si-O-C负极材料。利用X射线衍射、能谱分析、元素分析和场发射扫描电镜分析多孔Si/Si-O-C负极材料的组成、结构、形貌,从而研究利用镁金属化学还原法制备多孔Si/Si-O-C负极材料的机理。结果表明,镁金属在还原过程中生成MgO和Mg_2SiO_4等产物,经HCl洗涤后可形成多孔的Si/Si-O-C负极材料。Si/Si-O-C材料中的单质硅分布于多孔的Si-O-C相中,一定程度上可缓解Si在循环过程中产生的体积效应。利用镁金属还原Si-O-C材料制备多孔Si/Si-O-C材料是一种可行的制备方法。     

高速电弧喷涂镍基非晶纳米晶复合涂层及其磨损性能研究

利用高速电弧喷涂技术在重载车辆18Cr2Ni4WA轴类基体上制备了NiCrBMoFe非晶纳米晶复合涂层.采用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪和差热分析仪等设备对涂层的组织结构进行了分析,结果表明:涂层组织结构致密,与基体结合良好,主要由非晶相和γ-Ni(Cr)相纳米晶组成,非晶质量分数达到45％,且涂层具有良好的热稳定性.利用微动摩擦磨损试验机对涂层的磨损性能进行了研究,结果表明:涂层具有很好的耐磨性,相对耐磨性约是基体材料的8倍,远远超过了该轴的磨损要求,其失效机制主要为典型的脆性剥落磨损.     

纳米硼酸镧的制备、表征及其在水介质中的摩擦学性能

采用化学沉淀法合成了硼酸镧纳米微粒,利用透射电镜、热分析仪、FT-IR光谱仪对其结构进行了表征,采用四球摩擦试验机考察了其在水介质中的摩擦学行为,并用扫描电子显微镜和X射线光电子能谱分析了磨损表面形貌和主要元素的化学状态.结果表明,纳米硼酸镧作为水基润滑添加剂能显著提高水的抗磨减摩性能,添加剂在摩擦过程中发生了摩擦化学反应,在摩擦副表面生成了含La2O3,B2O3,FeO和Fe2O3的复合润滑膜,有效地提高了水的抗磨减摩性能.     

烧蚀材料对辐射烧蚀驱动的Richtmyer Meshkov不稳定性影响

在惯性约束聚变靶丸内爆过程中,辐射烧蚀所产生的冲击波经过带有扰动的界面时,会触发Richtmyer-Meshkov不稳定性。惯性约束聚变内爆靶丸一般使用掺杂的CH塑料或者掺杂的Be材料作为烧蚀层,为了探索Be和CH塑料烧蚀层对Richtmyer-Meshkov不稳定性抵抗能力,对界面预制单模正弦扰动的双层靶中Richtmyer-Meshkov不稳定性发展过程进行了理论分析与数值模拟。理论分析认为Richtmyer-Meshkov不稳定性线性增长率和X射线辐射温度、界面扰动波长、扰动振幅以及烧蚀层密度有较大关系。使用辐射流体力学程序对辐射温度高达100 eV的黑体谱X射线烧蚀界面带有扰动的双层靶进行了模拟。模拟结果表明,在相同的辐射烧蚀条件下,CH塑料/泡沫(CH/Foam)靶界面扰动增长比Be/Foam快,密度较大的Be对Richtmyer-Meshkov不稳定性具有更强的抵抗能力。该研究结果对惯性约束聚变内爆靶丸的设计具有重要的参考价值。     

利用镁金属化学还原法制备多孔Si/Si-O-C负极材料机理研究

以二乙烯基苯和聚硅氧烷为原料经先驱体转化法制备了Si-O-C材料,利用镁金属在惰性气氛保护下高温还原制备了多孔的Si/Si-O-C负极材料。Si/Si-O-C负极材料的首次放电与充电容量分别为547.2和450.7mAh?g-1,第二次放电与充电容量分别为487.4和422.9mAh?g-1,库伦效率分别为82.3%、86.8%,材料具有较好的循环性能。利用X射线衍射(XRD)、能谱分析(EDX)、元素分析和场发射扫描电镜(FE-SEM)分析了多孔Si/Si-O-C负极材料的组成、结构、形貌,从而研究利用镁金属化学还原法制备多孔Si/Si-O-C负极材料的机理。结果表明,镁金属在还原过程中生成MgO和Mg2SiO4等产物,经HCl洗涤后可形成多孔的Si/Si-O-C负极材料。Si/Si-O-C材料中的单质硅分布于多孔的Si-O-C相中,一定程度上可缓解Si在循环过程中产生的体积效应。利用镁金属还原Si-O-C材料制备多孔Si/Si-O-C材料是一种可行的制备方法。     

微污染地表水的胞外聚合物复合絮凝剂强化混凝处理

采用胞外聚合物作为生物絮凝剂,开展胞外聚合物复合絮凝剂强化混凝处理微污染原水的研究.研究结果表明,蛋白质是胞外聚合物最主要的成分,多糖次之,腐殖酸和脱氧核糖核酸的含量最低;胞外聚合物含有大量带负电荷的官能团,单独投加胞外聚合物不能有效絮凝和吸附去除原水中的污染物.聚合氯化铝混凝处理微污染水的效果优于氯化铝和聚合硫酸铁,药品较优投加质量浓度为70~80 mg/L.胞外聚合物和聚合氯化铝复合使用能提高对细小颗粒物的去除效果,增强去除有机污染物和氯化消毒副产物前驱体的能力,降低聚合氯化铝的质量浓度.胞外聚合物复合絮凝剂的较优配方:胞外聚合物质量浓度为5 mg/L,聚合氯化铝质量浓度为60 mg/L.     

陶瓷/金属梯度热障涂层的制备及性能评价

为了评价陶瓷/金属梯度热障涂层的性能,设计了4种涂层方案和2种基体材料(1Cr18Ni9Ti和2Cr13).利用单枪单送粉器成功地制备了线性梯度涂层.通过观察涂层的微观结构、测量涂层的抗热震性能和热残余应力来评价涂层的性能.利用扫描电镜对各种陶瓷涂层的微观结构进行了观察和分析,利用X射线能谱分析得到了陶瓷梯度涂层试样中的不同区域的衍射图.热震试验表明,梯度涂层比非梯度涂层具有更好的抗热震性能.采用钻孔法对不同涂层方案进行了残余应力的测量,结果表明,压应力出现在1Cr18Ni9Ti基体材料上,而拉应力出现在2Cr13基体材料上.     

列车用复合材料阻燃性能研究

不同类别的阻燃剂配合使用能产生协效作用,大大提高阻燃效果。在甲基丙烯酸类不饱和聚酯树脂9001基体中,添加微囊化红磷/氢氧化铝/三氧化二锑/甲基膦酸二甲酯(MRP/Al(OH)3/Sb2O3/DMMP)阻燃剂体系,对其树脂体系固化物及玻璃纤维织物复合材料的力学性能和阻燃性能进行了实验研究,提出了一种有望用于列车复合材料大尺寸构件制造的性能优异、价格低廉的新体系。结果表明,当质量添加比例分别为12%MRP、50%Al(OH)3、2%Sb2O3时,树脂体系室温粘度100mPa.s左右,凝胶时间超过80min,适用于RTM和VIMP等大尺寸构件成型工艺;复合材料拉伸强度215.4MPa,弯曲强度177.15MPa,拉伸模量13.85GPa,弯曲模量13.36GPa,氧指数39.7。