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易燃易爆材料的动态力学分析研究进展

材料导报 2023年第S01期37卷 469-477页

作者：田井清李平云梁力涂晶徐恒季洁李浩哲郭效德南京理工大学化学与化工学院国家特种超细粉体工程技术研究中心南京210094

动态力学分析(DMA)是材料力学分析中常见的一种测试方法,通过在动态的温度和动态的应力下测试材料的力学性能,可以在拉伸、单/双悬臂梁、三点弯曲和剪切模式下测试不同刚性和硬度的材料。本文中的易燃易爆类材料主要指的是高聚物黏结炸... 详细信息

动态力学分析(DMA)是材料力学分析中常见的一种测试方法,通过在动态的温度和动态的应力下测试材料的力学性能,可以在拉伸、单/双悬臂梁、三点弯曲和剪切模式下测试不同刚性和硬度的材料。本文中的易燃易爆类材料主要指的是高聚物黏结炸药(Polymer bonded explosive,PBX)和作为火箭发动机燃料的推进剂,由于材料的特殊性,要确保测试的安全和精确。推进剂和PBX的常规力学性能测试所需的样品量大,具有一定的危险性,DMA测试所需的样品量少,且安全性高。本文介绍了DMA的测试原理,并综述了DMA在推进剂和炸药中的应用:玻璃化转变温度(T_(g))的测定、蠕变测试、应力松弛测试,最后对DMA在易燃易爆类材料的应用进行了展望。

关键词：动态力学分析(DMA) 推进剂 PBX 力学性能

氢催化的二硝酰胺铵热分解的从头算分子动力学研究（英文）

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Chinese Journal of Chemical Physics 2018年第2期31卷 184-190,245页

作者：谈玲华徐建华石磊徐旭冉王桂香姜炜南京理工大学国家特种超细粉体工程技术研究中心南京210094 南京理工大学化工学院南京210094

本文采用从头算分子动力学方法研宄了一种著名的高能氧化剂二硝酰胺铵（ADN）在高温下（2000和3000K）的热分解行为．在ADN的单分子分解中，发现了与温度有关的两种不同的引发分解机理，即分子内氢转移和N—NO2键断裂．这两种机理在2000... 详细信息

本文采用从头算分子动力学方法研宄了一种著名的高能氧化剂二硝酰胺铵（ADN）在高温下（2000和3000K）的热分解行为．在ADN的单分子分解中，发现了与温度有关的两种不同的引发分解机理，即分子内氢转移和N—NO2键断裂．这两种机理在2000K时存在竞争关系，但是在3000K时后者是主要的分解机理．而在ADN的多分子分解中，观察到了四种受温度控制的引发分解反应．除了上述两种外，还有分子间氢转移和N-H键直接断裂．在2000K时，N—NO2键断裂发生的概率与其它3种相当，但是在3000K时N-H键断裂是主要的分解通道．在引发分解发生后，发现升温可以加快反应速率，但是不会改变重要的反应特征．在氢的催化下，ADN通过简单、快速和直接的化学断裂分解为小分子，这个过程中并没有形成任何可能阻碍分解的较大中间体．在2000和3000K时的主要分解产物相同，分别是NHa、NO2、NO、N2O、N2、H2O和HNO2．

关键词：二硝酰胺铵高温从头算分子动力学氢转移

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微纳米含能材料研究进展

含能材料 2018年第12期26卷 1061-1073页

作者：李凤生刘杰南京理工大学化工学院国家特种超细粉体工程技术研究中心江苏南京210094

微纳米含能材料由于其小尺寸效应、密实效应、高表面能与高表面活性,表现出优异的性能并获得良好的应用效果。基于国内外学者的相关研究工作,综述了当前微纳米含能材料制备所采用的重结晶技术、粉碎技术,以及微纳米含能材料的干燥技术... 详细信息

微纳米含能材料由于其小尺寸效应、密实效应、高表面能与高表面活性,表现出优异的性能并获得良好的应用效果。基于国内外学者的相关研究工作,综述了当前微纳米含能材料制备所采用的重结晶技术、粉碎技术,以及微纳米含能材料的干燥技术、粒度与形貌表征方法、感度随粒度大小变化机理、应用方向及效果等方面的研究进展。指出微纳米含能材料今后应重点加强基础理论、模拟仿真、应用作用机制及工程化放大与实际应用等方面的研究工作,使微纳米含能材料尽快转入工程化应用,以加快高能固体推进剂、混合炸药、发射药以及火工烟火药剂的发展并提升其性能。

关键词：微纳米含能材料制备表征机理应用

球形ADN及ADN@AP复合粒子的制备与性能研究

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火炸药学报 2023年第2期46卷 117-125,I0007页

作者：刘石硕姚南王德齐谭天宇徐国桢吴世曦刘杰南京理工大学化学与化工学院&国家超细粉体工程技术研究中心江苏南京210094 湖北航天化学技术研究所湖北襄阳441003

为了改善二硝酰胺铵(ADN)的吸湿性,提高其安全性能,促进其大规模实际应用,采用溶剂-非溶剂法制备球形ADN及ADN@AP复合粒子。通过扫描电镜、X射线衍射仪、红外光谱仪、TG-DSC同步热分析仪、撞击感度仪、恒温恒湿箱对所制备样品的形貌、... 详细信息

为了改善二硝酰胺铵(ADN)的吸湿性,提高其安全性能,促进其大规模实际应用,采用溶剂-非溶剂法制备球形ADN及ADN@AP复合粒子。通过扫描电镜、X射线衍射仪、红外光谱仪、TG-DSC同步热分析仪、撞击感度仪、恒温恒湿箱对所制备样品的形貌、晶体结构、热分解性能、撞击感度和吸湿性进行表征和测试,并与原料ADN、ADN/AP混合物进行比较。结果表明,ADN@AP复合粒子以ADN为核,AP为壳,形状规则;相比于原料ADN和ADN/AP混合物,ADN@AP复合粒子的反应活化能降低了35.1kJ/mol和10.73kJ/mol,撞击感度降低了100.10%和26.52%,ADN@AP复合粒子相比原料ADN在24h后绝对吸湿率降低了213%,表明复合粒子的热分解性能得到改善,降感降吸湿性效果显著。

关键词：物理化学二硝酰胺铵 ADN 球形化吸湿性复合粒子撞击感度

基于热压耦合护理工艺的熔铸炸药凝固过程数值模拟

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火炸药学报 2023年第7期46卷 639-648,I0007页

作者：王苏炜张玉龙肖磊胡玉冰张光普郝嘎子郭虎姜炜南京理工大学化学与化工学院国家特种超细粉体工程技术研究中心江苏南京210094 中国兵器工业新技术推广研究所北京100089

为了消除熔铸炸药装药过程中形成的药柱内部缺陷,分别以三硝基甲苯(TNT)、二硝基苯甲醚(DNAN)基熔铸炸药为研究对象,模拟分析了不同工艺条件下药料内部缺陷的形成机制及其晶体形态的演变规律,并结合加压补缩、冲头保温和水浴降温等工艺... 详细信息

为了消除熔铸炸药装药过程中形成的药柱内部缺陷,分别以三硝基甲苯(TNT)、二硝基苯甲醚(DNAN)基熔铸炸药为研究对象,模拟分析了不同工艺条件下药料内部缺陷的形成机制及其晶体形态的演变规律,并结合加压补缩、冲头保温和水浴降温等工艺探索凝固护理对熔铸炸药成型质量的影响规律。结果表明,药柱在单一加压护理工艺下由外向内逐层凝固,容易在芯部形成V字型缩孔与缩松区域,且护理温度越高、缺陷区域越大;进一步结合冲头保温与水浴降温等护理工艺不仅可以促进药料的纵向梯度凝固及其内部缺陷的可控迁移,还可以借助水浴环境有效提高其换热效率以缩短凝固周期,从而实现“微缺陷”或“零缺陷”药柱的高效率制备。

关键词：物理化学熔铸炸药凝固仿真水浴护理加压护理缩孔与缩松

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含能材料增材制造技术的研究现状与展望

火炸药学报 2022年第2期45卷 133-153,I0001页

作者：肖磊郝嘎子郭锐柯香张光普胡玉冰周昊王苏炜姜炜南京理工大学化学与化工学院&国家特种超细粉体工程技术研究中心江苏南京210094 南京理工大学机械工程学院江苏南京210094 安徽科技学院安徽蚌埠233100

针对当前含能材料无法满足高新武器装备对多模、异型、梯度渐变装药的迫切需求等问题,含能材料增材制造技术应运而生。首先介绍了增材制造技术的概念、基本原理和技术特点;基于国内外相关研究工作,分别阐述了增材制造技术在火工品、发... 详细信息

针对当前含能材料无法满足高新武器装备对多模、异型、梯度渐变装药的迫切需求等问题,含能材料增材制造技术应运而生。首先介绍了增材制造技术的概念、基本原理和技术特点;基于国内外相关研究工作,分别阐述了增材制造技术在火工品、发射药、固体推进剂、混合炸药和铝热剂方向上的应用进展情况;进一步分析了当前该技术研究所面临的基础问题,如适配性配方设计、成型装置及软件开发、安全/质量在线监测等;最后对其未来发展进行了展望,指出要以梯度结构-功能一体化设计思路为原点,发展智能化、跨尺度、极端条件下含能材料4D打印新机理,为威力可调、动力随控型武器装备的发展提供技术支撑。附参考文献135篇。

关键词：应用化学含能材料增材制造装药技术研究现状未来展望

基于临界电子激发能研究硝胺炸药纳米化降感机理

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中国材料进展 2017年第6期36卷 420-424页

作者：刘杰戎园波靳承苏郝嘎子肖磊柯香姜炜李凤生南京理工大学化工学院国家特种超细粉体工程技术研究中心江苏南京210094

采用场发射扫描电子显微镜(FESEM),实测记录了硝胺炸药颗粒在电子能作用下开始发生分解变形(在颗粒表面产生裂纹)时的状态,结合Image Pro Plus图形处理软件,计算出了硝胺炸药颗粒开始发生分解变形所需的临界电子激发能。研究结果表明:... 详细信息

采用场发射扫描电子显微镜(FESEM),实测记录了硝胺炸药颗粒在电子能作用下开始发生分解变形(在颗粒表面产生裂纹)时的状态,结合Image Pro Plus图形处理软件,计算出了硝胺炸药颗粒开始发生分解变形所需的临界电子激发能。研究结果表明:当颗粒粒径大于10μm时,随着粒径减小,硝胺炸药颗粒临界电子激发能减小;当颗粒粒径小于约10μm后,临界电子激发能随粒径减小而迅速增大;当颗粒粒径减小至约0.5μm时,随着粒径进一步减小,临界电子激发能变化不大。本研究以实测计算的临界电子激发能为基础,可从能量角度解释硝胺炸药纳米化降感机理,对指导纳米硝胺炸药的实际应用具有重要意义。

关键词：硝胺炸药颗粒大小临界电子激发能纳米化降感机理

纳米CL-20的制备、表征和粉碎机理研究（英文）

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火炸药学报 2015年第2期38卷 46-49页

作者：高寒刘杰郝嘎子肖磊乔羽姜炜李凤生南京理工大学化工学院国家特种超细粉体工程技术研究中心江苏南京210094

采用双向旋转研磨方法制备了纳米CL-20,用SEM、XRD及激光粒度分析仪测试了其形貌晶型及粒度分布,采用GJB 772A-97方法测试了其机械感度,分析了纳米CL-20的粉碎机理。结果表明,制备的CL-20为粒径100nm的半球形颗粒,且粒度分布较窄。纳米... 详细信息

采用双向旋转研磨方法制备了纳米CL-20,用SEM、XRD及激光粒度分析仪测试了其形貌晶型及粒度分布,采用GJB 772A-97方法测试了其机械感度,分析了纳米CL-20的粉碎机理。结果表明,制备的CL-20为粒径100nm的半球形颗粒,且粒度分布较窄。纳米炸药晶型与微米炸药一致,均为ε型。与微米CL-20相比,纳米CL-20的摩擦感度、撞击感度、冲击波感度分别下降25.0%,116.2%和58.1%。

关键词：材料科学纳米CL-20 晶型感度粉碎机理

纳米CuCr_2O_4的制备及其对AP热分解性能的影响

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火炸药学报 2015年第1期38卷 26-29页

作者：郝嘎子刘杰刘环环宋健杨青高寒姜炜李凤生南京理工大学化工学院国家特种超细粉体工程技术研究中心江苏南京210094

采用HLG-5型纳米化粉碎机制备了粒径约为60nm的纳米CuCr2O4,用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)表征了样品的结构及形貌,分析了纳米CuCr2O4的形成机理,用差示扫描量热仪(DSC)研究了原料CuCr2O4和纳米CuCr2O4对AP热分解性能的影响... 详细信息

采用HLG-5型纳米化粉碎机制备了粒径约为60nm的纳米CuCr2O4,用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)表征了样品的结构及形貌,分析了纳米CuCr2O4的形成机理,用差示扫描量热仪(DSC)研究了原料CuCr2O4和纳米CuCr2O4对AP热分解性能的影响。结果表明,与原料CuCr2O4相比,质量分数2%的纳米CuCr2O4对AP具有更好的催化性能,可使AP的低温分解峰减弱,高温分解峰温降低67℃,反应速率常数提高数倍,使AP的表观分解热从821J/g提高到1 393J/g,增长率为69.7%。

关键词：物理化学纳米CuCr2O4 AP 热分解催化效果固体火箭推进剂