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pbx代料制备和压制成型性能研究

PBX代料制备和压制成型性能研究

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作者：何海龙北京化工大学

学位级别：硕士

聚合物粘结炸药(Polymer Bonded Explosive,简称pbx)因其出色的综合性能,在军事和民事工程中得到广泛应用。pbx主要由含能材料、高分子粘结剂以及其他添加剂组成。含能材料在适当条件下能够释放大量能量,高分子粘结剂的作用是包覆并粘... 详细信息

聚合物粘结炸药(Polymer Bonded Explosive,简称pbx)因其出色的综合性能,在军事和民事工程中得到广泛应用。pbx主要由含能材料、高分子粘结剂以及其他添加剂组成。含能材料在适当条件下能够释放大量能量,高分子粘结剂的作用是包覆并粘结含能材料并改善成型性能,其种类繁多,性能各异,对pbx的包覆性能影响差异明显。pbx压制成型过程是在压力的作用下,pbx颗粒经历高分子粘结剂外壳流动、形变,以及含能材料破碎过程,其力学响应过程复杂,深入研究pbx压制成型过程对提高生产效率和产品质量至关重要。本课题选择与实际炸药晶体材料力学性能相近的替代材料-硫酸钠晶体,采用高分子粘结剂包覆硫酸钠晶体的方法制备pbx代料;基于分子动力学模拟和实验相结合的方法,研究不同粘结剂和压制工艺对硫酸钠基pbx代料包覆和成型性能的影响规律。主要工作如下:(1)使用EVA、PMMA、F2603、BR9000和石蜡作为高分子粘结剂、硫酸钠作为含能材料代料,通过Materials Studio软件建立硫酸钠晶胞模型、五种高分子粘结剂链条模型和硫酸钠/粘结剂界面结合模型。采用分子动力学模拟不同粘结剂与含能材料代料界面结合特性,计算五种粘结剂/硫酸钠界面结合模型的界面结合能、体系内聚能密度和体系力学性能,分析不同粘结剂包覆制备pbx代料的界面结合特性和体系稳定性。(2)利用直接法工艺制备五种不同高分子粘结剂包覆的硫酸钠基pbx代料。通过性能测试表征五种pbx代料的外观形貌、晶型变化、流散性、粒径分布和热稳定性,分析不同粘结剂包覆制备pbx代料的差异。(3)基于单因素实验探究粘结剂种类和压制工艺参数(温度、压力、保压时间和压制速度)对pbx代料药柱压制成型性能的影响。通过分析成型过程曲线和成型药柱的内部孔隙分布、相对密度、回弹特性、单轴压缩和拉伸性能来表征药柱的成型质量,探究粘结剂种类和压制工艺参数对pbx代料药柱成型质量的影响规律。(4)采用正交实验方法对pbx代料压制过程的工艺参数进行优化。基于温度、压力、保压时间和压制速度设计正交实验,以成型药柱相对密度和力学性能(压缩强度和拉伸强度)作为目标表征药柱成型质量,确定工艺参数对药柱成型质量的影响显著性,对压制成型工艺参数的进行优化,并使用优化后的工艺参数进行成型药柱压制实验,对比药柱成型质量的优化效果。

关键词： pbx代料粘结剂界面性能包覆制备压制成型

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