静电喷雾技术制备Al@CL-20基复合含能微球的工艺研究

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作者 郭永卓 王重阳 +3 位作者 郝嘎子 肖磊 王苏炜 姜炜 《含能材料》 北大核心 2025年第11期1265-1273,共9页

针对铝粉燃烧不充分、释能效率慢以及点火延迟长等问题,采用静电喷雾法制备了纳米铝@聚偏二氟乙烯@六硝基六氮杂异伍兹烷(nAl@PVDF@CL-20)复合含能微球,通过调节溶剂种类、电场强度、粘结剂含量等参数来优化微球形貌结构及其粒径尺寸。... 针对铝粉燃烧不充分、释能效率慢以及点火延迟长等问题,采用静电喷雾法制备了纳米铝@聚偏二氟乙烯@六硝基六氮杂异伍兹烷(nAl@PVDF@CL-20)复合含能微球,通过调节溶剂种类、电场强度、粘结剂含量等参数来优化微球形貌结构及其粒径尺寸。结果表明,采用体积比为2:1的二甲基甲酰胺/乙酸乙酯(DMF/EAC)混合溶剂可在聚偏二氟乙烯(PVDF)含量为5%、电极电压为14 kV的情况下获得尺寸在2.37~2.67μm之间、元素映射显示组分均匀分散的微球样品。同时,微球内的CL-20在雾化、沉积过程中由于重结晶而发生晶型转变,由ɛ-CL-20转变为β-CL-20。此外,改为采用nAl可以显著改善微球的释能效率和燃烧性能,并在其含量达到40%时获得最大平衡压力1.17 MPa以及最大升压速率6.99×10^(3)kPa·ms^(-1)。 展开更多

关键词 静电喷雾法 纳米铝粉 六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20) 复合含能微球

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基于管阵列-多孔网络复合结构的石墨烯基光热转换材料传热行为研究

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作者 王苏炜 王重阳 +3 位作者 卿笳豪 宗胡曾 郝嘎子 姜炜 《化工新型材料》 北大核心 2025年第5期150-154,166,共6页

针对光热转换材料能量利用率低、结构稳定性差的问题,在石墨烯薄膜的基础上借助微压印技术构筑紧密排列的纳米管阵列上层,并采用定点滴加-多次发泡的方式成型多孔气凝胶底座,进而制得吸光上层与隔热底座结构一体化的石墨烯基光热转换材... 针对光热转换材料能量利用率低、结构稳定性差的问题,在石墨烯薄膜的基础上借助微压印技术构筑紧密排列的纳米管阵列上层,并采用定点滴加-多次发泡的方式成型多孔气凝胶底座,进而制得吸光上层与隔热底座结构一体化的石墨烯基光热转换材料。研究结果表明,由石墨烯空心纳米管构建的光陷阱可以显著提高光线反射次数、降低光反射率,且纳米管长度与材料光吸收能力成正比,可以在85kN及8h的压印条件下将吸光率提高至98%以上。同时,结合多孔气凝胶隔热底座可以有效改善材料的光热转换行为及其水蒸发效果,并在底座厚度6mm时达到87%的光热转化效率及1.3kg/(m^(2)·h)的水蒸发速率。 展开更多

关键词 光热转换材料 微压印技术 石墨烯气凝胶 管阵列结构 水蒸发性能 污水净化

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含能材料增材制造技术的研究现状与展望 被引量：10

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作者 肖磊 郝嘎子 +6 位作者 郭锐 柯香 张光普 胡玉冰 周昊 王苏炜 姜炜 《火炸药学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期133-153,I0001,共22页

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... 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。 展开更多

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

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基于固态成型工艺聚合物基复合材料自增强技术研究进展 被引量：3

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作者 王苏炜 张文鑫 +3 位作者 薛平 张光普 胡玉冰 姜炜 《中国塑料》 CAS CSCD 北大核心 2021年第12期166-173,共8页

针对当前聚合物实际强度远低于理论强度的问题,介绍了固态挤出、固态拉伸等自增强技术的制备流程及其工艺特点。此外,通过分析固态形变过程中试样内部的微观形貌与分子构型,进一步研究聚合物基复合材料固态加工过程中的自增强机理。最后... 针对当前聚合物实际强度远低于理论强度的问题,介绍了固态挤出、固态拉伸等自增强技术的制备流程及其工艺特点。此外,通过分析固态形变过程中试样内部的微观形貌与分子构型,进一步研究聚合物基复合材料固态加工过程中的自增强机理。最后,通过归纳总结影响试样增强效果的因素,进一步探索聚合物基复合材料的性能上限,拓宽其在不同领域的高性能化应用。 展开更多

关键词 固态挤出 自增强 分子取向 收敛口模 力学性能

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CL⁃20/PVDF/nAl基复合含能微球的燃烧性能调控

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作者 胡平 王重阳 +3 位作者 郝嘎子 肖磊 王苏炜 姜炜 《含能材料》 北大核心 2025年第9期1094-1102,共9页

微纳米复合含能材料因其优异性能而备受关注,在炸药和推进剂研究领域具有广阔的应用前景。静电喷雾法作为新兴的复合材料制备技术,对含能材料的组装与能量释放调控具有重要影响。针对微米铝粉燃烧不充分、释能效率低以及点火延迟长等问... 微纳米复合含能材料因其优异性能而备受关注,在炸药和推进剂研究领域具有广阔的应用前景。静电喷雾法作为新兴的复合材料制备技术,对含能材料的组装与能量释放调控具有重要影响。针对微米铝粉燃烧不充分、释能效率低以及点火延迟长等问题,采用静电喷雾法成功制备出各组分均匀混合的六硝基六氮杂异伍兹烷/聚偏二氟乙烯/纳米铝(CL-20/PVDF/nAl)基复合含能微球,并借助三氧化二铁(Fe_(2)O_(3))和还原氧化石墨烯(rGO)对其协同改性。结果表明,静电喷雾法制备的样品形貌规则、尺寸均匀、球形度高,粒径约为1~7μm。相较于物理混合样品,微球展现出更优异的热性能与燃烧性能。此外,氧化剂Fe_(2)O_(3)以及催化剂rGO的添加可以显著改善微球的释能效率和燃烧性能,并在其含量分别达到20%和4%时获得最短燃烧时间7 ms、最小点火延迟时间0.13 s、最大平衡压力2.17 MPa以及最大升压速率1.63×104 kPa·ms^(-1)。 展开更多

关键词 静电喷雾法 纳米铝粉 六硝基六氮杂异伍兹烷 复合含能微球 燃烧性能

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发泡剂热解行为及其产气量对聚丙烯基微孔木塑复合材料性能的影响

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作者 王苏炜 胡平 +1 位作者 宗胡曾 薛平 《中国塑料》 北大核心 2025年第11期27-31,共5页

针对当前木塑制品密度高、韧性差等问题,采用化学发泡技术来赋予材料微孔化的结构特点,进而通过裂纹钝化等方式来实现木塑材料增强增韧的目标,推动其高性能化应用。为此,以偶氮二甲酰胺发泡剂和碳酸氢钠发泡剂为研究对象,通过分析其热... 针对当前木塑制品密度高、韧性差等问题,采用化学发泡技术来赋予材料微孔化的结构特点,进而通过裂纹钝化等方式来实现木塑材料增强增韧的目标,推动其高性能化应用。为此,以偶氮二甲酰胺发泡剂和碳酸氢钠发泡剂为研究对象,通过分析其热稳定性来研究发泡剂热解行为对泡孔形态参数的影响规律,并借助配方优化来进一步探索不同产气量下试样的力学性能变化趋势。结果表明,相较于碳酸氢钠发泡母粒,经过与氧化锌复配后的偶氮二甲酰胺发泡剂更容易获得“小而密”的微孔结构,且其用量为1份时可以获得孔径均值71μm、分布密度2.7×10^(4)个/cm^(3)的微孔结构并赋予试样6 kJ/m^(2)的冲击强度以及9.7 MPa的拉伸强度和22.1 MPa的弯曲强度。 展开更多

关键词 木塑复合材料 聚丙烯 发泡剂 挤出成型 微孔塑料

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HMX/Al颗粒重力翻滚过程中的抛洒混合行为

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作者 王苏炜 王重阳 +5 位作者 宗胡曾 肖磊 郝嘎子 郭虎 陈轲 姜炜 《火炸药学报》 北大核心 2025年第6期583-590,共8页

针对当前含能粉体混合效果差、安全边界模糊等问题,通过模拟HMX/Al含能粉体在无桨混合过程中的运动过程和载荷变化,分析了辊筒倾角、转动速度等工艺参数对含能粉体混合均匀性及工艺安全的影响。结果表明,粉体颗粒在辊筒转动混合过程中,... 针对当前含能粉体混合效果差、安全边界模糊等问题,通过模拟HMX/Al含能粉体在无桨混合过程中的运动过程和载荷变化,分析了辊筒倾角、转动速度等工艺参数对含能粉体混合均匀性及工艺安全的影响。结果表明,粉体颗粒在辊筒转动混合过程中,主要通过其在辊筒抄板结构作用下的“抛洒-跌落-分散”这一往复循环过程来实现各组分的均匀分布;同时,增大抄板径向高度及其周向数量可以有效提高粉体的抛洒高度、增大粉体的抛洒频率,而降低辊筒径向倾角还有助于获得更大的速度差以增强HMX与Al颗粒间的相对运动,从而提高粉体颗粒的混合效率和质量;此外,通过调整辊筒径向倾角与轴向转速可以将HMX及Al颗粒的最大外力载荷控制在3~15 N范围内,从而更容易在提高工艺安全性的同时获得更高的混合效率及质量。 展开更多

关键词 材料科学 无桨重力混合 HMX/Al 含能颗粒 混合均匀性 离散元模拟 重力抛洒

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聚合物基熔铸炸药螺旋立式挤注过程的流场仿真研究

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作者 林高明 王苏炜 +4 位作者 王彦杰 张光普 肖磊 郝嘎子 姜炜 《爆破器材》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期12-19,共8页

针对当前聚合物基熔铸炸药装药工序中的人机面对、手工作业问题,拟采用立式螺压工艺来实现药浆的连续挤注以及弹体的自动装药,故在表征药浆流变特性的基础上对其流场特征参数进行仿真分析。结果表明:液相载体的润滑作用以及剪切过程中... 针对当前聚合物基熔铸炸药装药工序中的人机面对、手工作业问题,拟采用立式螺压工艺来实现药浆的连续挤注以及弹体的自动装药,故在表征药浆流变特性的基础上对其流场特征参数进行仿真分析。结果表明:液相载体的润滑作用以及剪切过程中固相颗粒的取向排列均会导致药浆表观黏度的下降。提高螺杆转速可以显著增大药浆的流动性及产能,但也会造成剪切速率的线性递增以及压力的阶梯状递增。同时,剧烈的剪切作用也会拓宽药浆的温度分布范围,并将最高温度提高18.6℃;需要借助芯部调温来削弱螺杆的剪切升温效应,确保工艺安全性。 展开更多

关键词 聚合物基熔铸炸药 立式挤注 流体仿真 团聚体破碎 假塑性流体

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易燃易爆材料的动态力学分析研究进展

9

作者 田井清 李平云 +5 位作者 梁力 涂晶 徐恒 季洁 李浩哲 郭效德 《材料导报》 CSCD 北大核心 2023年第S01期469-477,共9页

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... 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。 展开更多

关键词 动态力学分析(DMA) 推进剂 PBX 力学性能

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氧化石墨烯和石墨烯的高浓度加工、致密化及应用 被引量：4

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作者 王悦 罗家亮 +3 位作者 鲁哲宏 狄俊 王苏炜 姜炜 《新型炭材料（中英文）》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期483-505,共23页

由紧密堆叠的石墨烯片组成的致密石墨烯组件具有出色的化学稳定性和优异的力学、热学和电学性能。致密石墨烯组件不存在多孔石墨烯气凝胶中密度低、力学强度低、导电性差和导热性差等问题,是未来便携式电子和智能设备的理想材料。本文... 由紧密堆叠的石墨烯片组成的致密石墨烯组件具有出色的化学稳定性和优异的力学、热学和电学性能。致密石墨烯组件不存在多孔石墨烯气凝胶中密度低、力学强度低、导电性差和导热性差等问题,是未来便携式电子和智能设备的理想材料。本文对制备方法进行了总结,包括利用机械分散、蒸发浓缩、离心浓缩和液相剥离法获得的高浓度氧化石墨烯(GO)和石墨烯分散液,以及利用真空辅助过滤、界面自组装和压制成型法获得的二维(2D)致密石墨烯基薄膜和三维(3D)致密石墨烯基结构,并评估了各种方法的优缺点。此外,还总结了致密石墨烯基组件在储能、热管理和电磁干扰(EMI)屏蔽方面的应用。最后,概述了致密石墨烯组件在未来研究中面临的挑战和前景。本综述为探索和开发大规模、低成本的制造技术和面向应用的致密石墨烯组件提供参考。 展开更多

关键词 高浓度分散液 致密石墨烯基组件 二维薄膜 三维结构 应用

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聚合物基高黏浆料立式螺旋挤注装填装备关键元件结构的仿真优化

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作者 林高明 张国辉 +3 位作者 宗胡曾 王重阳 贺有凤 王苏炜 《中国塑料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期107-112,共6页

针对当前聚合物基含能材料装填过程中存在的人机面对、手工作业等问题,采用立式螺旋挤注装填工艺来实现高黏塑性浆料的连续装填。为此,本文在解析高黏浆料特性的基础上,对螺杆构型及机筒结构进行仿真优化。结果表明,相较于混炼元件在改... 针对当前聚合物基含能材料装填过程中存在的人机面对、手工作业等问题,采用立式螺旋挤注装填工艺来实现高黏塑性浆料的连续装填。为此,本文在解析高黏浆料特性的基础上,对螺杆构型及机筒结构进行仿真优化。结果表明,相较于混炼元件在改善粒子掺混效果时会造成高剪切、高温升等隐患,三段式螺纹结构更适用于高黏含能浆料的稳定、安全输送。同时,将口模尺寸与机筒锥角分别设为直径30 mm以及1°均可以显著降低流道的阻滞作用,从而削弱高压高温等隐患以确保工艺安全性。 展开更多

关键词 挤注装药工艺 数值模拟 结构设计 工艺安全性

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纳米LLM-105的物化性能 被引量：6

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作者 肖磊 宗胡曾 +6 位作者 高寒 郝嘎子 胡玉冰 张光普 郭虎 王苏炜 姜炜 《火炸药学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期825-832,共8页

为改善2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物(LLM-105)的形貌/尺寸,扩大其在高能钝感配方设计、制备及装药中的实用性,采用机械球磨法批量化制备了粒径在100nm以内的LLM-105颗粒;采用扫描电子显微镜(SEM)和纳米激光粒度仪观测了纳米LLM-... 为改善2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物(LLM-105)的形貌/尺寸,扩大其在高能钝感配方设计、制备及装药中的实用性,采用机械球磨法批量化制备了粒径在100nm以内的LLM-105颗粒;采用扫描电子显微镜(SEM)和纳米激光粒度仪观测了纳米LLM-105的形貌和粒径分布;采用X射线衍射仪(XRD)和傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)分析了其分子结构和晶型;采用热重-差示量热扫描仪(TG-DSC)研究了其热性能的变化;最后对其撞击感度、摩擦感度和静电火花感度进行了评估。结果表明,纳米LLM-105的平均粒径约为94.7nm,形貌呈类球形;机械球磨法未改变LLM-105的分子结构和晶型;纳米LLM-105热分解峰温较原料粗颗粒提前了13~18℃,表观活化能提高了12.8kJ/mol;撞击感度降低了约66.1%,摩擦感度升高了约6.0%,静电火花感度降低了约4.5%。 展开更多

关键词 物理化学 含能材料 LLM-105 机械球磨法 纳米化

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纳米单质含能材料制备及其应用现状 被引量：24

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作者 王苏炜 肖磊 +5 位作者 胡玉冰 张光普 高红旭 赵凤起 郝嘎子 姜炜 《火炸药学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期705-734,共30页

纳米单质含能材料在武器弹药高效释能和可控反应方面应用广泛,已作为重要的提升国防技术水平的关键材料得到世界各国高度关注并争相研究。为了充分发挥含能材料的能量潜能、满足武器装备的高性能需求,并为我国纳米炸药领域的研究提供借... 纳米单质含能材料在武器弹药高效释能和可控反应方面应用广泛,已作为重要的提升国防技术水平的关键材料得到世界各国高度关注并争相研究。为了充分发挥含能材料的能量潜能、满足武器装备的高性能需求,并为我国纳米炸药领域的研究提供借鉴,基于国内外相关研究工作,综述了常规含能材料的纳米化制备工艺及其在火炸药领域的应用现状。首先,归纳梳理了针对高能燃料、单质炸药、强氧化剂与储氢材料等相适应的纳米化技术,并对其工艺特点和细化效果进行了分析;其次,对比讨论了纳米化后的单质含能材料与其他配方组分间的作用特性,并阐述其在推进剂、战斗部、火工品等应用场合的优越性;最后,从粒子分散、氧化失活、吸湿结块等角度提出当前限制纳米单质含能材料进一步发展的主要因素。附参考文献197篇。 展开更多

关键词 应用化学 含能材料 单质炸药 纳米化

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球形纳米CuO@AP核壳粒子的制备与性能表征 被引量：2

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作者 孙森森 曹新富 +5 位作者 于浩淼 张志苗 王德齐 高建兵 刘杰 李凤生 《火炸药学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期844-850,共7页

为了改善纳米氧化铜(CuO)的分散性,提高高氯酸铵(AP)的热分解性能,采用溶剂-非溶剂重结晶法制备球形纳米CuO@AP核壳粒子;通过扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪、红外光谱仪、TG-DSC同步热分析仪、撞击感度仪对所制备样品的形貌、晶体结... 为了改善纳米氧化铜(CuO)的分散性,提高高氯酸铵(AP)的热分解性能,采用溶剂-非溶剂重结晶法制备球形纳米CuO@AP核壳粒子;通过扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪、红外光谱仪、TG-DSC同步热分析仪、撞击感度仪对所制备样品的形貌、晶体结构、热分解性能和撞击感度进行表征,并与原料AP、纳米CuO/AP混合物进行比较。结果表明,纳米CuO@AP以纳米CuO为核,AP为壳,球形度较好;相比于原料AP和纳米CuO/AP混合物,纳米CuO@AP的高温分解峰温分别降低100.33℃和19.27℃,速率常数提高112.35倍和1.19倍,撞击感度降低70.14%和41.23%;表明该核壳粒子的热分解性能得到改善,降感效果显著。 展开更多

关键词 材料科学 纳米氧化铜 高氯酸铵(AP) 核壳结构 热分解 撞击感度

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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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作者 王苏炜 张玉龙 +5 位作者 肖磊 胡玉冰 张光普 郝嘎子 郭虎 姜炜 《火炸药学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期639-648,I0007,共11页

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... 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。 展开更多

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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