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熔铸炸药凝固工艺与在线检测技术研究进展

含能材料 2024年

作者：张彭超樊超朱士富谢中元马宁魏宗亮西安近代化学研究所

熔铸炸药的凝固过程是其开发与生产的重要环节，凝固与装药质量对产品的爆轰性与安全性起着关键作用。基于国内外研究工作，研究从有限元仿真、凝固成型工艺以及在线检测方法 3个方面系统论述了熔铸炸药凝固成型技术的发展。总结了有限... 详细信息

熔铸炸药的凝固过程是其开发与生产的重要环节，凝固与装药质量对产品的爆轰性与安全性起着关键作用。基于国内外研究工作，研究从有限元仿真、凝固成型工艺以及在线检测方法 3个方面系统论述了熔铸炸药凝固成型技术的发展。总结了有限元仿真在熔铸炸药浇铸和凝固过程中流场、温度场和应力场模拟方面的发展，阐述了凝固缺陷的形成以及不同工艺对凝固的作用行为，探讨了温度、应力应变、粘度以及内部结构等在线检测技术在熔铸炸药高质量精密成型技术中的应用。熔铸炸药装药仿真方法、凝固工艺优化以及在线检测技术的发展能够为凝固装备设计研发、凝固产品质量提升等提供重要理论和技术指导。未来，熔铸炸药装药凝固技术的发展需要在设备?物料模型构建、工艺设备安全、工艺条件精准控制、实时信息监控以及在线检测与自适应调控等方面进一步完善和应用。

关键词：熔铸炸药凝固工艺有限元仿真缺陷控制在线检测

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基于欧式变换的矩形破片拦截靶点云拼接方法

兵工学报 2024年

作者：任杰蒋海燕姬建荣西安近代化学研究所

三维激光扫描技术可直接获取破片拦截靶板的高精度点云数据，从而识别提取破片对拦截靶形成的孔洞、凹坑等损伤特征，然而对于大规模靶板阵列，激光扫描仪在多个位置、角度所采集的靶板局部点云位置相互独立，难以反映靶板阵列整体结构... 详细信息

三维激光扫描技术可直接获取破片拦截靶板的高精度点云数据，从而识别提取破片对拦截靶形成的孔洞、凹坑等损伤特征，然而对于大规模靶板阵列，激光扫描仪在多个位置、角度所采集的靶板局部点云位置相互独立，难以反映靶板阵列整体结构，为此提出一个基于欧式空间变换的矩形靶板阵列点云拼接方法。根据局部点云角点坐标及位置关系构建旋转矩阵与平移向量，通过多次旋转变换与平移变换实现多个局部点云的角度姿态调整，并拼接为一个矩形破片拦截靶整体点云。与现场靶板阵列的尺寸相对比，拼接所得靶板整体点云的高度与长度的平均相对误差分别为2.035%、1.192%。所提方法填补了破片飞散分布测试技术领域靶板阵列激光点云拼接方法的研究空白，在此基础上未来可结合破片特征识别技术进一步开展基于激光点云的战斗部破片场飞散分布三维重构方面的研究。

关键词：破片分布测试点云数据处理欧式空间变换旋转矩阵平移向量

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周向六线起爆下杀伤战斗部的破片飞散特性

火炸药学报 2024年第1期47卷 72-80页

作者：刘恒言姬聪生何勇梁争峰西安近代化学研究所陕西西安710065 北京电子工程总体研究所北京100854

为简化起爆结构,提高引战系统可靠性,采用定向战斗部已有的周向六线起爆方式替代中心起爆,基于流体动力学理论对周向六线起爆下爆轰波的碰撞进行了理论分析,采用LS-DYNA进行了数值计算,并开展了战斗部样弹静爆试验。结果表明,相较于中... 详细信息

为简化起爆结构,提高引战系统可靠性,采用定向战斗部已有的周向六线起爆方式替代中心起爆,基于流体动力学理论对周向六线起爆下爆轰波的碰撞进行了理论分析,采用LS-DYNA进行了数值计算,并开展了战斗部样弹静爆试验。结果表明,相较于中心起爆,周向六线起爆条件下破片加速历程与其所在周向位置存在关联,并出现二次加速现象;在相邻起爆点对称面附近产生马赫爆轰波,局部压力可达44.2GPa,并在战斗部中心汇聚,中心处压力可达100GPa以上;轴向多点起爆改善了端面稀疏波的影响,破片速度得到提升,轴向破片速度一致性明显提高;破片飞散初速数值计算与试验结果误差在8.1%以内,不同区域破片初速增益可达4.6%~9.9%。表明周向六线起爆模式是替代定向杀伤战斗部中心起爆模式的有效途径。

关键词：爆炸力学定向杀伤战斗部周向六线起爆中心起爆破片飞散特性破片速度增益

加强筋位置对半穿甲战斗部侵彻多层钢靶性能影响研究

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兵器装备工程学报 2024年第1期45卷 66-72页

作者：赵晨钟张丁山张博吕永柱西安近代化学研究所西安710065

为了研究加强筋位置对半穿甲战斗部侵彻多层钢靶性能的影响,通过试验及数值仿真,研究了加强筋在弹体轴向不同位置处的2种半穿甲战斗部,以一定速度(710 m/s)、着角(20°)侵彻8层钢靶的弹道偏转、弹孔尺寸、余速的差异。研究结果表明:加... 详细信息

为了研究加强筋位置对半穿甲战斗部侵彻多层钢靶性能的影响,通过试验及数值仿真,研究了加强筋在弹体轴向不同位置处的2种半穿甲战斗部,以一定速度(710 m/s)、着角(20°)侵彻8层钢靶的弹道偏转、弹孔尺寸、余速的差异。研究结果表明:加强筋位置由弹尖向质心位置逼近时弹道偏转角减小、弹孔长轴减小、穿甲能力提升;弹道偏转角增量与靶间距呈正相关关系;弹道偏转角、侵彻余速、弹头侵蚀量及弹孔仿真结果与试验实测值最大偏差为8.82%,仿真与试验结果符合较好。研究结果可为半穿甲战斗部方案设计提供参考。

关键词：加强筋半穿甲战斗部弹道偏转角多层钢靶侵彻弹孔

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Al/PTFE复合材料的研究进展

化工新型材料 2024年

作者：张为鹏郭惠丽付改侠刘刚伟任新联胡宏伟西安近代化学研究所

系统综述了铝/聚四氟乙烯（Al/PTFE）复合材料的研究进展。就复合材料的动态力学性能而言，应变率越大，强度越高；复合材料中Al含量增加，弹性模量和屈服强度随之增加；温度升高，复合材料韧性增加，但动态压缩强度降低；铁粉、镍粉、... 详细信息

系统综述了铝/聚四氟乙烯（Al/PTFE）复合材料的研究进展。就复合材料的动态力学性能而言，应变率越大，强度越高；复合材料中Al含量增加，弹性模量和屈服强度随之增加；温度升高，复合材料韧性增加，但动态压缩强度降低；铁粉、镍粉、钨粉、氧化铜、氢化钛、氢化锆等可以提高Al/PTFE复合材料的抗压强度。就复合材料的热性能而言，Al/n-PTFE的放热量远高于其他铝热剂，且纳米级铝粉与PTFE的反应性优于微米级铝粉。就复合材料的点火和燃烧性能而言，复合材料中PTFE的质量含量约35%时，燃烧压力最高，燃烧时间最短，中心火焰温度也最高；限域空心结构的复合材料样品燃烧优于实心、空心、核壳结构的样品；氢化钛、高氯酸铵、碳纳米管具有一定的助燃作用。就复合材料的冲击反应性能而言，加载应变率越高，材料反应延迟时间越小，反应越剧烈，且纳米级铝粉反应性和反应程度优于微米级铝粉；添加氧化物（三氧化铋、氧化铜、三氧化钼和三氧化铁）可以调节材料的能量释放特性。就复合材料的反应完全性而言，其作为弹丸发射速率越高，反应越完全；铝粉含量对反应完全性有非常显著的影响；氧化铜可以提高反应的完全性。就复合材料的应用场景而言，其对靶板的毁伤效果、纵火能力、提高推进剂力学性能和燃烧效率、作为防护材料的防护效果，比传统材料都有显著提高。此研究结果预计会对火炸药行业和战斗部行业从业者有重要的参考价值。

关键词：铝/聚四氟乙烯复合材料力学性能热性能点火和燃烧性能冲击反应性反应完全性应用

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四种烷基咪唑磷酸酯离子液体的热力学性质

化工进展 2024年第3期43卷 1484-1491页

作者：刘泽鹏曾纪珺唐晓博赵波韩升廖袁淏张伟西安近代化学研究所氟氮化工资源高效开发与利用国家重点实验室陕西西安710065

针对烷基咪唑磷酸酯离子液体的热物性数据较少的问题,本文在常压下测定了1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二氢盐([EMIM][DHP])、1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二甲酯盐([EMIM][DMP])、1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯盐([EMIM][DEP])、1-丁基-3-甲基咪唑磷... 详细信息

针对烷基咪唑磷酸酯离子液体的热物性数据较少的问题,本文在常压下测定了1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二氢盐([EMIM][DHP])、1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二甲酯盐([EMIM][DMP])、1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯盐([EMIM][DEP])、1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯盐([BMIM][DBP])四种烷基咪唑磷酸酯离子液体的密度、黏度(293.15~353.15K)和电导率(293.15~343.15K),并且测定了四种离子液体的热稳定性。结果表明,离子液体的密度、黏度随温度的升高而减小,而电导率随温度的升高而增大。采用自然对数方程关联四种离子液体的密度,根据实验值计算到了离子液体体积性质;采用VFT方程关联离子液体黏度和电导率,其中密度与电导率的实验值与模型相关系数R2达到0.9999,黏度相关系数R2达到0.99999,实验测定的数据与模型一致;四种离子液体的热稳定性相近,分解温度均在271.9~278.6℃范围内;瓦尔登规则分析表明,四种烷基咪唑磷酸酯离子液体符合Walden规则,而[EMIM][DMP]和[EMIM][DEP]被归类为“good ionic liquids”。

关键词：烷基咪唑磷酸酯离子液体密度黏度电导率热稳定性

离子液体1-乙基-3-甲基咪唑亚磷酸甲酯盐与1-乙基-3-甲基咪唑亚磷酸乙酯盐的热物性

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化工进展 2024年第2期43卷 1054-1062页

作者：刘泽鹏曾纪珺廖袁淏唐晓博赵波韩升张伟西安近代化学研究所氟氮化工资源高效开发与利用国家重点实验室陕西西安710065

合成了1-乙基-3-甲基咪唑亚磷酸甲酯盐([Emim][OMP])和1-乙基-3-甲基咪唑亚磷酸乙酯盐([Emim][OEP])两种烷基咪唑亚磷酸酯离子液体,并使用核磁共振波谱仪和元素分析仪对产物进行了表征,在常压下测定了其热稳定性、相行为、密度和黏度(29... 详细信息

合成了1-乙基-3-甲基咪唑亚磷酸甲酯盐([Emim][OMP])和1-乙基-3-甲基咪唑亚磷酸乙酯盐([Emim][OEP])两种烷基咪唑亚磷酸酯离子液体,并使用核磁共振波谱仪和元素分析仪对产物进行了表征,在常压下测定了其热稳定性、相行为、密度和黏度(293.15~353.15K)、电导率和表面张力(293.15~343.15K)。采用自然对数方程关联离子液体的密度,根据实验值计算得到离子液体体积性质,包括热膨胀系数、分子体积、标准熵和晶格能。采用VFT方程关联离子液体黏度和电导率。采用线性方程关联表面张力,并根据实验值计算得到离子液体的表面熵和表面焓。实验结果表明,两种离子液体的分解温度(T_(onset))分别为271.0℃和259.2℃,玻璃化温度(T_(g))分别为-84.87℃和-85.00℃,离子液体的密度、黏度和表面张力随温度的升高而减小,而电导率随温度的升高而增大。Walden规则分析表明,两种烷基咪唑亚磷酸酯离子液体均符合Walden规则,且均被归类为“good ionic liquids”。

关键词：烷基咪唑亚磷酸酯离子液体密度黏度电导率表面张力

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近壁面深水爆炸气泡射流演化特性的研究

爆破器材 2024年第1期53卷 9-15,22页

作者：梁浩哲张玉磊苏健军李芝绒甘云丹西安近代化学研究所陕西西安710065

近壁面气泡载荷是水中战斗部对障碍物毁伤作用的重要载荷之一。以近壁面深水爆炸气泡脉动及射流载荷特征问题为中心,开展了模拟300 m水深环境下的爆炸实验。通过高速摄影仪得到了气泡射流的演化过程;利用Autodyn轴对称模型对气泡射流的... 详细信息

近壁面气泡载荷是水中战斗部对障碍物毁伤作用的重要载荷之一。以近壁面深水爆炸气泡脉动及射流载荷特征问题为中心,开展了模拟300 m水深环境下的爆炸实验。通过高速摄影仪得到了气泡射流的演化过程;利用Autodyn轴对称模型对气泡射流的演化过程进行了计算,分析了比例距离对气泡脉动周期、射流演化形成时刻及射流强度特征的影响;探讨了壁面近场范围内的压力特征,总结得到射流载荷的演化规律。可为深水环境下水中战斗部对障碍物的毁伤效应研究提供理论参考。

关键词：深水爆炸气泡射流近壁面

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端羟基叠氮呋咱醚氧杂丁烷-HTPE嵌段共聚物合成及内增塑性能

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含能材料 2024年第6期32卷 651-659,I0003页

作者：温昱佳张婧窦金康谭博军刘宁西安近代化学研究所陕西西安710065 氟氮化工资源高效开发与利用国家重点实验室陕西西安710065

针对增塑剂易迁移、渗出进而严重影响聚合物基复合材料物化性能和机械性能的问题,研究通过3-硝基-4-羟基呋咱与3,3-二溴甲基氧杂丁环(BBMO)偶联合成2种新单体3-(4-硝基呋咱-3-氧甲基)-3-溴甲基氧杂环丁烷(BrNFMO)、3,3-二(4-硝基呋咱-3... 详细信息

针对增塑剂易迁移、渗出进而严重影响聚合物基复合材料物化性能和机械性能的问题,研究通过3-硝基-4-羟基呋咱与3,3-二溴甲基氧杂丁环(BBMO)偶联合成2种新单体3-(4-硝基呋咱-3-氧甲基)-3-溴甲基氧杂环丁烷(BrNFMO)、3,3-二(4-硝基呋咱-3-氧甲基)氧杂环丁烷(BNFMO),以端羟基聚醚(HTPE)为大分子引发剂,在三氟化硼乙醚催化下分别与BrNFMO、BNFMO以及对照组BBMO共聚后叠氮化,制备得到三种内增塑嵌段共聚物,对其进行结构、热分解行为、内增塑性能测试,并对所设计目标共聚单元进行量化计算以评估其爆轰性能。最后对共聚工艺进行了优化,通过“假活性”聚合策略对引入嵌段的程度进行控制。结果表明,该系列新型含能共聚单元具有优于现有叠氮基氧杂环丁烷单体的能量水平。与直接将叠氮基团引入聚合物相比,通过呋咱醚桥联结构将叠氮基团进行引入能够通过内增塑策略获得具有更低玻璃化转变温度T_(g)与黏度的含能共聚物(T_(g)可降低5.27℃,黏度可降低4.90 Pa·s),其热稳定性也得到了提高(T_(d)可提高7.3℃)。

关键词：呋咱含能聚合物阳离子开环聚合含能粘合剂热稳定性内增塑