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改性B炸药的力学性能

含能材料 2014年第3期22卷 359-364页

作者：高大元蓝林钢温茂萍贺传兰舒远杰聂少云王平胜蔡忠展中国工程物理研究院化工材料研究所四川绵阳621900

为了解添加剂对B炸药力学性能的影响,分别添加2%的热塑性弹性体(VP-401和VP-501)、1%或3%的季戊四醇和丙稀醛缩合的热固树脂/硫酸二乙酯(123树脂/DES)、5%固化系数0.6和0.8的端羟基聚丁二烯/二苯甲烷-4,4'-二异氰酸酯(HTPB/MDI),制备了... 详细信息

为了解添加剂对B炸药力学性能的影响,分别添加2%的热塑性弹性体(VP-401和VP-501)、1%或3%的季戊四醇和丙稀醛缩合的热固树脂/硫酸二乙酯(123树脂/DES)、5%固化系数0.6和0.8的端羟基聚丁二烯/二苯甲烷-4,4'-二异氰酸酯(HTPB/MDI),制备了相应6个改性B炸药配方(B-1、B-2、B-3、B-4、B-5和B-6)。进行了静态压缩试验、巴西试验和分离式霍普金森压杆试验,获得了改性B炸药在静力压缩、间接拉伸和低速冲击作用下的应力-应变曲线。对比分析了改性B炸药的强度和韧性变化。结果表明,与B炸药相比,B-1和B-2的压缩弹性模量分别增加了1.49 GPa和2.28 GPa,压缩强度分别增加了6.7 MPa和6.3 MPa,其压缩弹性和韧性均好于B炸药。应变率500 s-1时,与B炸药相比,B-3和B-4的动态压缩强度分别增加了1.99 MPa和7.61 MPa,而B-5和B-6的动态压缩强度分别降低了8.33 MPa和19.47 MPa。这说明,B-3和B-4的抗低速冲击能力提高,B-5和B-6炸药的抗低速冲击能力降低。

关键词：材料力学添加剂改性B炸药应力-应变曲线弹性模量压缩强度

β-HMX晶体结构及其性质的高水平计算研究

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化学学报 2002年第2期60卷 194-199页

作者：姬广富肖鹤鸣董海山南京理工大学化学系中国工程物理研究院化工材料研究所绵阳621900 中国工程物理研究院化工材料研究所

对 β HMX晶体进行DFT B3LYP/ 6 31G 计算研究 ,求得其能带结构和电子结构 ,探讨了结构 -性能关系 .从带隙约为 5 .7eV推知HMX晶体为绝缘体 .计算所得晶格间相互作用能为 149 2 9kJ·mol-1;计算的升华热 (15 4 0 8kJ·mol-1)与实验... 详细信息

对 β HMX晶体进行DFT B3LYP/ 6 31G 计算研究 ,求得其能带结构和电子结构 ,探讨了结构 -性能关系 .从带隙约为 5 .7eV推知HMX晶体为绝缘体 .计算所得晶格间相互作用能为 149 2 9kJ·mol-1;计算的升华热 (15 4 0 8kJ·mol-1)与实验值相符 .晶体中相邻分子的硝基氧之间点电荷静电势极高 ,表明该处晶格易于断裂、并可能成为冲击引爆中心 .从原子间距和原子间重叠布居分析 ,发现 β HMX分子之间存在微弱的氢键 ;环外以硝胺键较弱 ,环内以N—C键较弱 ,预示该二部位易于引发分解和起爆 .

关键词： β-HMX晶体密度泛函理论能带结构电子结构环四甲撑四硝胺奥克托金猛性炸药

TATB基PBX双曲Drucker-Prager强度准则适用性分析

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含能材料 2019年第1期27卷 74-78,93页

作者：袁洪魏赵龙董天宝颜熹琳唐维中国工程物理研究院化工材料研究所四川绵阳621999

为准确建立三氨基三硝基苯(TATB)基高聚物粘接炸药(PBX)材料的强度准则,通过自主研制的主动围压试验机获取了不同温度(22.5,35,50℃),不同围压(0～10 MPa)下材料的强度;根据单轴拉伸、单轴压缩以及围压压缩实验数据,采用传统Drucker-Pra... 详细信息

为准确建立三氨基三硝基苯(TATB)基高聚物粘接炸药(PBX)材料的强度准则,通过自主研制的主动围压试验机获取了不同温度(22.5,35,50℃),不同围压(0～10 MPa)下材料的强度;根据单轴拉伸、单轴压缩以及围压压缩实验数据,采用传统Drucker-Prager(D-P)以及双曲D-P强度准则分别建立了不同温度下TATB基PBX材料的强度模型,并分析了其对于强度实验数据的预测精度。结果表明,双曲D-P强度准则对于22.5,35,50℃下强度实验数据的预测相对误差最大分别为2.41%,3.46%,5.22%,均方根误差分别为0.42,0.38,0.44 MPa,优于传统D-P强度准则结果;对于间接三轴拉伸和压缩破坏应力状态的预测,其相对误差分别为4.93%和12.14%,总体上均优于传统D-P、Mohr-Column、双剪以及单轴强度准则。考虑中主应力影响且处处正则的双曲D-P强度准则能准确预测不同温度下TATB基PBX材料的强度特性。

关键词：主动围压双曲Drucker‐Prager(D‐P)强度准则高聚物粘接炸药(PBX)

二硫化钼掺杂改性FOX⁃7含能复合材料的热分解特性

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含能材料 2024年第1期32卷 31-37页

作者：许紫岚蔚明辉赵煦聂福德中国工程物理研究院化工材料研究所四川绵阳621999

为了提高1,1‐二氨基‐2,2‐二硝基乙烯(FOX‐7)的热分解特性,在较低分解活化能下实现能量的快速释放,采用溶剂‐反溶剂的方法制备了掺杂改性的FOX‐7/MoS2含能复合材料。采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线粉末衍射(XRD)、X... 详细信息

为了提高1,1‐二氨基‐2,2‐二硝基乙烯(FOX‐7)的热分解特性,在较低分解活化能下实现能量的快速释放,采用溶剂‐反溶剂的方法制备了掺杂改性的FOX‐7/MoS2含能复合材料。采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线粉末衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、热重‐差示扫描量热仪(TG‐DSC)等分析测试手段对复合材料的形貌结构、物相组成、热分解特性、分解活化能进行了表征和测试。结果表明,掺杂改性的FOX‐7/MoS2含能复合材料既可以提高低温阶段的分解温度,又可以催化高温下的分解放热。其中,与原料相比,FOX‐7/MoS2‐5%的低温阶段的分解温度和分解活化能分别提高了6.8℃和78.6 kJ·mol^(-1);高温阶段的分解温度和分解活化能分别降低了23.4℃和340.4 kJ·mol^(-1)。热重‐质谱结果表明,高温阶段FOX‐7/MoS2‐5%产物中CO_(2)的比例从7.3%增加到16.8%,表明MoS_(2)的掺杂改性又促进了高温阶段的分解,使分解更加完全和充分。

关键词： 1,1‐二氨基‐2,2‐二硝基乙烯(FOX‐7) 二硫化钼(MoS_(2)) 热反应特性分解动力学催化分解

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聚脲弹性体在爆炸防护中的研究进展

含能材料 2020年第4期28卷 277-290页

作者：冯加和董奇张刘成杨沙胡榕希中国工程物理研究院化工材料研究所四川绵阳621999

从力学性能、防护结构应用研究、吸能机理三个方面综述了聚脲弹性体在爆炸防护中的研究进展。聚脲弹性体的静/动态力学性能优异,断裂伸长率高、应变率效应强,在增强墙体、金属及复合材料等多种防护结构抗冲击性能方面的研究取得了重要进... 详细信息

从力学性能、防护结构应用研究、吸能机理三个方面综述了聚脲弹性体在爆炸防护中的研究进展。聚脲弹性体的静/动态力学性能优异,断裂伸长率高、应变率效应强,在增强墙体、金属及复合材料等多种防护结构抗冲击性能方面的研究取得了重要进展,获得了一些规律性认识,包括聚脲弹性体在防护结构中的位置、质量比重等因素对抗爆性能的影响以及聚脲弹性体在墙体、金属、复合材料等不同结构中增强抗爆性能的机理。分析认为聚脲弹性体在爆炸防护中具有很大的应用潜力,指出未来需进一步研究聚脲弹性体的本构关系、影响聚脲弹性体抗爆性能的因素、防护结构尺寸效应与聚脲弹性体的微观吸能机理。

关键词：聚脲弹性体爆炸防护冲击力学性能吸能机理

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噁二唑硝胺化合物在水中稳定性及其水解机制

含能材料 2020年第7期28卷 670-677,I0009页

作者：张祯琦马卿卢欢唱廖龙渝范桂娟中国工程物理研究院化工材料研究所四川绵阳621999

为探索噁二唑硝胺化合物的水解反应行为和内在影响规律,采用量化计算方法对不稳定噁二唑硝胺化合物的自然键轨道(NBO)电荷分布和最低未占有分子轨道(LUMO)分布进行理论分析,发现硝胺基相连的碳中心具有LUMO轨道覆盖,为可能反应位点,而... 详细信息

为探索噁二唑硝胺化合物的水解反应行为和内在影响规律,采用量化计算方法对不稳定噁二唑硝胺化合物的自然键轨道(NBO)电荷分布和最低未占有分子轨道(LUMO)分布进行理论分析,发现硝胺基相连的碳中心具有LUMO轨道覆盖,为可能反应位点,而此位点的NBO电荷为分子中最高,通常达到0.7 a.u.左右,是导致水解反应易于发生的主要因素。基于此推论成功预测了5,5'-二硝胺基-3,3'-双(1,2,4-噁二唑)和2,2'-二硝胺基-5,5'-双(1,3,4-噁二唑)(ICM-1 01)两种化合物的水解反应。利用水解实验,获得了水解产物[3,3'-双(1,2,4-噁二唑)]-(4,4'-二氢)-5,5'-二酮和[2,2'-双(1,3,4-噁二唑)]-(4,4'-二氢)-5,5'-二酮,并完成了相应结构表征,明确了水解反应的发生位点,阐明了水解反应机理。利用唑类硝胺化合物的结构等效方法,提出了唑类硝胺化合物发生水解反应的难易顺序为:呋咱<3-取代-1,2,4-噁二唑<1,2,4-三氮唑<1,3,4-噁二唑<5-取代-1,2,4-噁二唑。

关键词：噁二唑硝胺化合物水解反应结构表征理论计算机理研究

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含能化合物量子化学数据库的设计及应用

含能材料 2023年第10期31卷 1059-1067页

作者：黄鑫张朝阳中国工程物理研究院化工材料研究所四川绵阳621999

高精度计算水平下的量子化学数据对于含能化合物的设计、合成以及表征具有重要意义。因此,建立含能化合物量子化学数据库,收集含能化合物在高精度计算水平下的量子化学数据,既能够避免重复性的计算研究与资源消耗,也保证了数据质量以便... 详细信息

高精度计算水平下的量子化学数据对于含能化合物的设计、合成以及表征具有重要意义。因此,建立含能化合物量子化学数据库,收集含能化合物在高精度计算水平下的量子化学数据,既能够避免重复性的计算研究与资源消耗,也保证了数据质量以便进行深入分析及知识挖掘,进而获得可靠的含能化合物结构与性质的分析预测模型。本文总结并梳理近年来量子化学计算所获得的含能化合物关键性结构和性质数据种类、数据库与高通量虚拟筛选相结合的含能化合物分子设计进展;并从量子化学计算标准与数据模型的选择、数据库以及数据库管理系统的开发等角度,对含能化合物量子化学计算数据库的设计与应用进行了展望,包括:(1)明确基准计算方法与性质预测模型以产生本领域专用性的数据;(2)建立开放共享的数据库以实现与高通量虚拟筛选相结合;(3)开发数据库管理系统以实现查询、获取与知识挖掘,以期为含能化合物量子化学数据库的设计及实际应用提供有益的参考。

关键词：含能化合物量子化学计算数据库高通量

利用X射线微层析成像研究炸药造型颗粒随机堆积结构

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火炸药学报 2024年第9期47卷 805-812,I0002页

作者：岳弘历张催张伟斌中国工程物理研究院化工材料研究所四川绵阳621999

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... 详细信息

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。

关键词：物理化学炸药造型颗粒压装炸药 X射线微层析成像随机堆积结构高聚物黏结炸药 PBX

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集成爆炸箔起爆器的制备和飞片驱动能力表征

含能材料 2016年第9期24卷 892-897页

作者：房旷陈清畴付秋菠王窈中国工程物理研究院化工材料研究所四川绵阳621999

利用磁控溅射、光刻、化学气象沉积等技术制备了一种基于氯代对二甲苯(PC)飞片与Su-8光刻胶加速膛的集成爆炸箔起爆器(EFI),利用光子多普勒技术研究了爆炸箔、飞片,以及加速膛结构参数对飞片加载能力的影响作用。结果表明,在起爆电压2.6... 详细信息

利用磁控溅射、光刻、化学气象沉积等技术制备了一种基于氯代对二甲苯(PC)飞片与Su-8光刻胶加速膛的集成爆炸箔起爆器(EFI),利用光子多普勒技术研究了爆炸箔、飞片,以及加速膛结构参数对飞片加载能力的影响作用。结果表明,在起爆电压2.6kV,电容0.2μF,作用时间1.2μs的条件下,集成制造所引发的EFI部分材料的变化并未对其飞片加载能力带来显著影响,相同尺寸的聚酰亚胺飞片与PC飞片的加速历程较为相近,且集成EFI飞片加载能力与结构参数相同的常规EFI相当。利用该集成EFI能成功起爆Ⅳ型六硝基茋。

关键词：爆炸箔起爆器光子多普勒测速飞片磁控溅射