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高温高压下单质炸药结构演化的研究进展

含能材料 2022年第6期30卷 622-638页

作者：邓志颖王毅齐广宇张庆华中国工程物理研究院化工材料研究所四川绵阳621999

炸药的安全性能和起爆过程与其在高温高压下的行为密切相关,开展炸药的高温高压研究对于深入理解其安全本质及起爆性能意义重大。本文综述了12种单质炸药的高温高压结构演化研究结果,主要包括以环三亚甲基三硝胺(RDX)和环四亚甲基四硝胺... 详细信息

炸药的安全性能和起爆过程与其在高温高压下的行为密切相关,开展炸药的高温高压研究对于深入理解其安全本质及起爆性能意义重大。本文综述了12种单质炸药的高温高压结构演化研究结果,主要包括以环三亚甲基三硝胺(RDX)和环四亚甲基四硝胺(HMX)为代表的硝胺类炸药,以季戊四醇四硝酸酯(PETN)、2,4,6⁃三硝基甲苯(TNT)为代表的经典硝酸酯基、硝基类炸药以及以2,6⁃二氨基⁃3,5⁃二硝基吡嗪⁃1⁃氧化物(LLM⁃105)和1,1′⁃二羟基⁃5,5′⁃联四唑二羟胺盐(TKX⁃50)为代表的新型高能低感炸药等,详细总结了这些炸药在高温高压作用下的相变过程,并对比了不同研究者关于同种材料研究结果的异同,为开展新型单质炸药的高温高压研究提供一定参考。

关键词：炸药高温高压结构演化相变

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含能材料的组装及其性能研究进展

含能材料 2024年第11期32卷 1225-1241页

作者：刘丹王浚儒赵煦杨志剑中国工程物理研究院化工材料研究所四川绵阳621900

含能材料的形貌及结构对其各项性能具有显著影响,为改善现有含能材料的固有性能,含能材料的组装是一种有效的技术手段。基于国内外学者的相关工作,从单一组分含能材料通过组装直接影响结构从而调控其性能、多组分复合含能材料的组分及... 详细信息

含能材料的形貌及结构对其各项性能具有显著影响,为改善现有含能材料的固有性能,含能材料的组装是一种有效的技术手段。基于国内外学者的相关工作,从单一组分含能材料通过组装直接影响结构从而调控其性能、多组分复合含能材料的组分及复合结构协同调控性能两个角度出发,综述了当前含能材料的组装方法及其对性能的调控效果,阐述了其它功能材料组装对含能材料的启示。当前,单一组分含能材料组装可以带来新的炸药形貌,多组分组装可以弥补现有性能调控的不足,实现能量及安全性能协同提升,但含能材料的组装发展还面临着组装方法单一、过程调控难、组装机制尚不明确、多组分研究不够深入等问题。未来研究可以重点关注含能材料晶体组装理论完善、微介观表征技术发展及新组装技术探索三个角度。

关键词：含能材料组装晶体形貌多组分协同性能调控

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爆炸箔起爆器作用机理研究进展

含能材料 2019年第1期27卷 79-88,93页

作者：陈清畴马弢李勇中国工程物理研究院化工材料研究所四川绵阳621999

从金属桥箔电爆炸、电爆炸驱动飞片和飞片冲击起爆炸药三个方面,综述了爆炸箔起爆器作用机理的研究进展。认为:爆炸箔起爆器在分段式电阻率模型、先进飞片测速技术、基于能量转化系数的电爆炸驱动飞片速度计算模型和基于临界起爆判据的... 详细信息

从金属桥箔电爆炸、电爆炸驱动飞片和飞片冲击起爆炸药三个方面,综述了爆炸箔起爆器作用机理的研究进展。认为:爆炸箔起爆器在分段式电阻率模型、先进飞片测速技术、基于能量转化系数的电爆炸驱动飞片速度计算模型和基于临界起爆判据的感度预测等方面取得了重要进展,获得了一些规律性认识,一定程度上促进了其低能化设计。指出:小尺寸条件下电爆炸驱动飞片过程中的能量耗散及飞片烧蚀的定量描述、飞片在飞行中的瞬时形态、爆炸箔起爆器小尺寸装药的非理性爆轰性能预测、波阵面后微流场观测技术将成为爆炸箔起爆器未来研究的重点。

关键词：爆炸箔起爆器(EFIs) 电爆炸飞片速度飞片形态冲击起爆

爆炸载荷特征参数对无限长圆柱壳弹性动态响应的影响

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爆炸与冲击 2021年第6期41卷 45-54页

作者：张鹏宙董奇杨沙中国工程物理研究院化工材料研究所四川绵阳621999

采用含有三角脉冲载荷和准静压载荷的爆炸载荷加载,利用单自由度模型对无限长圆柱壳体(即等效平面应变圆环)的弹性动态响应进行了力学分析,获得了径向位移响应解析解及准静压阶段弹性响应振幅的解析解。基于所得解析解,通过控制变量法... 详细信息

采用含有三角脉冲载荷和准静压载荷的爆炸载荷加载,利用单自由度模型对无限长圆柱壳体(即等效平面应变圆环)的弹性动态响应进行了力学分析,获得了径向位移响应解析解及准静压阶段弹性响应振幅的解析解。基于所得解析解,通过控制变量法分析了载荷压力及载荷分界点时刻(即三角脉冲载荷与准静压载荷作用的分界点时刻)对径向位移最大值、准静压阶段弹性响应振幅的影响规律,更加深入地研究了爆炸载荷对结构响应的影响。本文主要从准静压幅值与三角脉冲峰值的比值以及载荷分界点时刻两个主要特征参数入手,结合结构的呼吸振动频率来研究爆炸载荷对无限长圆柱壳弹性动态响应的影响。在研究中发现存在临界时刻:当载荷分界点时刻早于临界时刻时,径向位移最大值出现在准静压阶段;当载荷分界点时刻晚于临界时刻时,获得了便于直观判断径向位移达到最大值时所处载荷阶段的分区图。基于前述解析解的分析,还获得了不同影响因素导致的振幅变化的单调性分区图,便于判别载荷压力的变化所致的准静压阶段振幅的增减趋势。通过研究获得的爆炸压力载荷对结构响应的影响规律,可为爆炸容器设计以及结构防护基础研究提供参考。

关键词：爆炸容器爆炸载荷无限长圆柱壳动态响应分区图

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RDX基金属化炸药的爆轰反应区参数测量

含能材料 2021年第5期29卷 389-393,I0004页

作者：郭伟曹威谭凯元段英良宋清官韩勇中国工程物理研究院化工材料研究所四川绵阳621999

为了研究RDX基金属化炸药组分对爆轰过程的影响,采用光子多普勒测速技术(PDV)测试界面粒子速度法对两种RDX基金属化炸药的爆轰反应区参数进行了实验研究。利用造粒法制备了含铝(RDX/AP/Al)与含储氢合金(RDX/AP/Al/B/MgH_(2))两种金属化... 详细信息

为了研究RDX基金属化炸药组分对爆轰过程的影响,采用光子多普勒测速技术(PDV)测试界面粒子速度法对两种RDX基金属化炸药的爆轰反应区参数进行了实验研究。利用造粒法制备了含铝(RDX/AP/Al)与含储氢合金(RDX/AP/Al/B/MgH_(2))两种金属化炸药,利用爆轰波加载起爆被测金属化炸药,并与钝化RDX炸药的爆轰反应区参数进行对比分析。结果表明AP/Al组分的加入使RDX的CJ爆轰压力从25.8 GPa降低到20.1 GPa,此外金属化炸药的爆轰反应区时间(53.6 ns)和长度(0.29 mm)均高于钝化RDX的爆轰反应区时间(24.3 ns)和长度(0.15 mm)。B/MgH_(2)的加入进一步升高了炸药的爆轰反应区时间(58.0 ns)和长度(0.30 mm)。高能金属燃料组分的加入降低了炸药的输出压力,提高了炸药的爆轰反应区时间和反应区长度。

关键词：爆轰反应区参数环三亚甲基三硝胺(RDX) 金属化炸药光子多普勒测速储氢合金

制备梯度结构来提高HMX/Al复合材料的燃烧和压力输出性能

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含能材料 2022年第9期30卷 886-896页

作者：贺倩倩毛耀峰王军聂福德中国工程物理研究院化工材料研究所四川绵阳621999

含铝炸药因其高能量密度和压力输出而被广泛应用。为了调控和提高含铝炸药的二次燃烧反应和压力输出,以竹子的微观结构为灵感设计了具有分级结构的HMX/Al径向梯度药柱,使用3D打印技术制备了不同铝含量和不同铝颗粒尺寸的HMX/Al径向梯度... 详细信息

含铝炸药因其高能量密度和压力输出而被广泛应用。为了调控和提高含铝炸药的二次燃烧反应和压力输出,以竹子的微观结构为灵感设计了具有分级结构的HMX/Al径向梯度药柱,使用3D打印技术制备了不同铝含量和不同铝颗粒尺寸的HMX/Al径向梯度结构药柱,研究了Al含量和粒径分布对HMX/Al梯度结构燃烧性能和压力输出的影响。结果表明,当HMX/n‐Al(160 nm)径向梯度结构按照从中心层向外层Al的质量分数分别为10%、20%和30%分布时,内层的燃烧反应和火焰传播速度比外层更快;其密闭空间内由于气体释放而获得的压力(2337.61 kPa)高于反向分布的梯度结构药柱。当HMX/Al径向梯度结构按照从中心层向外层Al粒径依次为10μm‐Al,5μm‐Al和n‐Al分布时,梯度结构药柱的燃烧过程比较缓慢,可以看到单独铝颗粒的燃烧现象。当中间层为n‐Al时,HMX/Al径向梯度结构具有最大的压力输出(1512.65 kPa),高于均相的HMX/Al药柱;当中间层为10μm‐Al时,获得了具有双重峰的压力输出。

关键词：仿生结构径向梯度结构 HMX/Al复合物燃烧反应压力输出

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激光冲击片雷管中飞片的结构优化及性能测试

含能材料 2014年第6期22卷 813-818页

作者：王猛覃文志付秋菠何碧蒋明中国工程物理研究院化工材料研究所四川绵阳621999

为有效提升激光冲击片雷管的能量利用率,需对雷管中的飞片结构进行设计和优化。在对飞片进行结构设计的基础上,采用磁控溅射和扫描电镜(SEM)的方法完成了C/Al/Al2O3/Al飞片的制备和表征,获得了飞片各层的制备速率和表面形貌;采用光子多... 详细信息

为有效提升激光冲击片雷管的能量利用率,需对雷管中的飞片结构进行设计和优化。在对飞片进行结构设计的基础上,采用磁控溅射和扫描电镜(SEM)的方法完成了C/Al/Al2O3/Al飞片的制备和表征,获得了飞片各层的制备速率和表面形貌;采用光子多普勒测速系统(PDV)测试了不同参数C/Al/Al2O3/Al飞片的加速历程,发现在相同激光入射能量下,不同参数飞片的加速历程有所不同,设计制备的0.05/0.7/0.7/20.0μm复合飞片(Φ1.0mm)能量利用率最高,飞片速度达到2301 m·s-1。结合飞片各层材料的物理特性分析得到,石墨吸收层的反光系数、汽化能与导热性能,及Al2O3隔热层的表观致密度、电离势能和导热性能直接影响飞片的速度,而飞片加速时间与石墨吸收层较高的导热率相关。

关键词：军事化学与烟火技术激光冲击片雷管复合飞片光子多普勒测速系统(PDV) 飞片速度

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炸药造型颗粒随机堆积体系物理参量无损表征

含能材料 2024年第4期32卷 345-352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

炸药造型颗粒作为高聚物粘结炸药(Polymer‑bonded explosive,PBX)构件成型的中间体,表征其体系物理参量对掌握不同造型颗粒对PBX构件性能的影响具有重要意义。利用X射线层析成像(XCT)和图像处理技术无损表征了9种造型颗粒样品随机堆积体... 详细信息

炸药造型颗粒作为高聚物粘结炸药(Polymer‑bonded explosive,PBX)构件成型的中间体,表征其体系物理参量对掌握不同造型颗粒对PBX构件性能的影响具有重要意义。利用X射线层析成像(XCT)和图像处理技术无损表征了9种造型颗粒样品随机堆积体系(包含粒径、体积分数、孔隙率、球形度以及本征密度)的物理参量。9种造型颗粒堆积体系平均粒径最大为1.04 mm,体积分数最高可达68.7%,孔隙率最低为1.04%,平均球形度最高为0.93,密度最大为1.44 g·cm^(-3)。结果表明,造型颗粒配方中粘结剂种类、炸药晶体成分、炸药晶体配比以及造粒工艺对颗粒堆积体系物理参量有重要影响,且颗粒堆积体系物理参量之间存在相关性。体系粒径分布越分散,颗粒平均表面积越大;体系平均粒径越大、平均球形度越低,颗粒平均孔隙率就越高;平均粒径较大的颗粒堆积体系体积分数较高,当体系平均球形度较大时颗粒堆积的体积分数与球形度无关。研究为掌握造型颗粒堆积体系的物理参量以及颗粒结构与材料性能关系提供了基础。

关键词：炸药造型颗粒随机堆积体系体积分数孔隙率 X射线层析成像

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TATB基PBX张开型裂纹起裂及扩展行为

含能材料 2019年第3期27卷 190-195,I0002页

作者：刘晨蓝林钢陈华唐明峰甘海啸李明中国工程物理研究院化工材料研究所四川绵阳621999

为研究1,3,5?三氨基?2,4,6?三硝基苯(TATB)基高聚物粘结炸药(PBX)中张开型裂纹在准静态载荷下的失效与破坏行为,设计了含预制裂纹的半圆盘弯曲试验,应用数字图像相关方法和90000 fps的高速摄影技术分别研究了实验中裂纹的起裂及扩展行... 详细信息

为研究1,3,5?三氨基?2,4,6?三硝基苯(TATB)基高聚物粘结炸药(PBX)中张开型裂纹在准静态载荷下的失效与破坏行为,设计了含预制裂纹的半圆盘弯曲试验,应用数字图像相关方法和90000 fps的高速摄影技术分别研究了实验中裂纹的起裂及扩展行为。结果表明,试样沿预制裂纹方向发生脆性劈裂破坏,应变分析显示裂纹尖端有显著的拉伸应变集中区域。在裂纹扩展路径上仅裂纹尖端区域的应变演化有显著的时间效应,且演化过程有一个显著的拐点,约0.85 p_(max)载荷,裂纹尖端的应变集中效应在拐点后才开始显现并快速扩展。裂纹扩展过程中有显著的塑性迟滞现象。裂纹尖端的应变分布和演化特性的分析表明,TATB基PBX在裂纹尖端局部发生了塑性变形,且塑性变形对裂纹的起裂与扩展行为有明显影响。

关键词：高聚物粘结炸药(PBX) 数字图像相关方法(DIC) 裂纹尖端场裂纹扩展