CHINESE JOURNAL OF ENERGETIC MATERIALS
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火工品技术

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    • 镀镍石墨烯制备及红外干扰性能

      2022, 30(12):1213-1218. DOI: 10.11943/CJEM2022164

      摘要 (183) HTML (153) PDF 989.64 K (2789) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究镀镍石墨烯的红外消光性能,探索消光较佳的工艺条件,采用氧化还原和化学镀的方法制备了镀镍石墨烯,通过正交试验设计,以红外衰减率为评价指标,分析了各因素对镀镍石墨烯消光性能的影响,确定了红外消光较佳的工艺条件。利用烟幕箱试验,测试了镀镍石墨烯的红外透过率。基于“Lambert-Beer”定律,通过线性拟合计算了镀镍石墨烯的平均质量消光系数,并与镀前进行了对比分析。结果表明:红外消光较佳的镀镍石墨烯的制备工艺参数为:六水合硫酸镍的浓度为20 g·L-1,次磷酸钠的浓度为24 g·L-1,柠檬酸钠的浓度为10 g·L-1,施镀温度为65 ℃。该条件下制备的镀镍石墨烯在中远红外波段均表现出非常好的红外消光能力。对于3~5 μm和8~14 μm红外波段,镀镍石墨烯的平均质量消光系数分别为2.38 m2·g-1和2.19 m2·g-1。与改性前的石墨烯相比,镀镍石墨烯在中远红外波段的平均质量消光系数分别提高了30%和35%,具有更广阔的应用前景。

    • 高强度CL-20/HTPE基微尺度传爆药的打印成型及性能表征

      2022, 30(9):920-926. DOI: 10.11943/CJEM2021292

      摘要 (311) HTML (226) PDF 2.02 M (5748) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研制出力学性能优异的微机电系统(MEMS)火工品用微尺度传爆药,以六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)为主体炸药,以端羟基聚醚(HTPE)/硝化纤维素(NC)为复合黏结体系,以乙酸乙酯为共溶剂,加入一定量的甲苯二异氰酸酯(TDI)设计出一种全溶式炸药油墨,利用喷墨打印技术实现了高精度装药成型,利用异氰酸根与羟基的交联反应实现了微装药力学性能增强。采用电子密度仪、扫描电子显微镜、差示扫描量热仪、X射线衍射仪、纳米压痕仪分别对打印样品的密度、微观形貌、热安定性、炸药晶型和力学性能进行了表征。结果表明,打印样品实测密度为1.70 g·cm-3,可达最大理论密度的88.54%,打印样品中CL-20由ε晶型转变为β晶型,其热分解表观活化能为173.00 kJ·mol-1,比原料CL-20提升了13.17 kJ·mol-1。打印样品弹性模量可高达10.47 GPa,硬度为0.22 GPa,展现了良好的力学性能。喷墨打印装药具有良好的传爆能力,临界爆轰尺寸和爆速分别为1 mm×0.18 mm和8054 m·s-1

    • PVA/FEVE/CL-20炸药油墨设计、直写成型及其微尺度传爆特性

      2022, 30(9):911-919. DOI: 10.11943/CJEM2022171

      摘要 (229) HTML (184) PDF 6.51 M (3737) 评论 (0) 收藏

      摘要:为考察氟碳树脂(FEVE)在炸药油墨中的应用效果,以聚乙烯醇(PVA)水溶液为水相,FEVE乙酸乙酯溶液为油相,设计了一种新型水包油乳液型黏结体系,并加入亚微米ε-CL-20颗粒,配制CL-20基炸药油墨进行直写技术打印。采用扫描电子显微镜、流变测试仪、X射线衍射仪、撞击和摩擦感度测试仪对打印成型样品进行形貌表征和传爆性能测试。结果表明,PVA/FEVE水包油乳液型黏结剂体系稳定存在时间可达174 h。90%固含量的CL-20的炸药油墨流变性能最佳,具有良好的可打印性。所得直写打印成型样品表面光滑,为多微孔内部结构,CL-20炸药晶型仍为ε型。打印样品的撞击能和摩擦力分别为216 N和4.5 J,相比原料ε-CL-20,撞击感度和摩擦感度分别降低了125%和200%。打印样品的爆速、临界传爆拐角、1 mm线宽临界传爆厚度和方形截面临界传爆尺寸分别为6772 m·s-1、160°、0.039 mm和0.4 mm×0.4 mm,具有优异的微尺度传爆能力。

    • 微孔阵列芯片的设计、制备与乳化反应性能研究

      2022, 30(5):459-466. DOI: 10.11943/CJEM2022028

      摘要 (279) HTML (251) PDF 2.61 M (4899) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了探索一种连续安全可控的乳化炸药微流控合成策略,采用微机电系统(MEMS)制造工艺,设计制备了10,20,30,40 μm四种孔径的硅基微孔阵列芯片并构建了乳化炸药微流控反应装置。研究发现,影响乳胶基质分散相液滴粒径的主要因素是微孔孔径和连续相流速,探究了孔径尺寸、油水两相流速对乳化液滴粒径分布和放热性能的影响规律。结果表明,当微孔孔径为30 μm、连续相流速为0.5 mL·min-1时,基质中分散液滴的粒径分布最窄,D50=8.169 μm。微孔阵列芯片能够批量生成均一度较高的液滴,为乳化炸药制备过程中的乳化阶段提供了新的选择。

    • 微流控技术制备叠氮化铅起爆药及其改性

      2022, 30(5):451-458. DOI: 10.11943/CJEM2022011

      摘要 (685) HTML (856) PDF 1.67 M (7722) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对常规叠氮化铅(Pb(N32,LA,Lead Azide)制备工艺存在自爆风险等问题,采用旋T型微流控芯片提供的微通道作为微反应器,借助其分子间扩散距离短、比表面积大、连续流动等特点,在微通道反应器内制备了微纳米尺度的LA起爆药,并使用聚焦型液滴微流控芯片对制备的LA起爆药进行了球形化改性处理。研究了反应物流速、有机溶剂、晶型控制剂等因素对产物的影响,并采用SEM、XRD、DSC等手段对产物进行了表征,对比了微流LA、微球LA与常规粉末LA的感度及爆炸性能。结果表明,通过控制微流控反应参数,可有效控制LA起爆药产物粒径,且制备的LA起爆药均为α型晶体;LA起爆药经球形化改性后,显著提高了其撞击感度H50(25.5 cm到12.1 cm)、降低了静电火花感度E50(1.98 kV到2.97 kV)和火焰感度L50(26.3 cm到16.1 cm),同时提高了爆压(升高63.6%)。基于微流控技术的LA起爆药制备和改性是一种安全高效方法,为敏感起爆药的可控制备和调控提供了新思路。

    • 微起爆系统用MEMS安全保险装置研究现状与展望

      2022, 30(1):78-94. DOI: 10.11943/CJEM2021084

      摘要 (590) HTML (333) PDF 3.60 M (5102) 评论 (0) 收藏

      摘要:火工品是武器系统的首发元件,火工品的安全性和可靠性直接影响着武器系统的安全性和可靠性。为了满足弹药微型化、集成化的发展要求,需要将引信与火工品进一步融合,形成具有高安全性、高可靠性、多功能一体化集成特点的微起爆系统,微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System,MEMS)安全与解除保险装置是其中的关键技术之一。总结了近年来微小型引信与微起爆系统中MEMS安全与解除保险装置的发展概况,从装置材料、装置尺寸、驱动原理、驱动条件、输出效能、应用平台等多个方面进行对比分析,并结合火工品起爆系统结构、尺寸情况,提出“内置MEMS安保装置的微起爆系统”的作用原理。这种具有内置安全保险装置的MEMS火工品符合下一代火工品的发展要求,也是火工品未来的主要发展方向之一。

    • 微流控技术合成DAAF的工艺研究及性能表征

      2022, 30(4):349-355. DOI: 10.11943/CJEM2021295

      摘要 (483) HTML (268) PDF 4.44 M (4111) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了改善常规方法合成3,3′-二氨基-4,4′-氧化偶氮呋咱(DAAF)性能上存在的不足,拓宽DAAF的合成途径,设计了微流控反应系统,以3,4-二氨基呋咱(DAF)为主要原料,利用微流控技术合成了DAAF,并设计正交实验优化了合成工艺条件。在温度25 ℃,流速4 mL·min-1,出口结晶管长度5 m下合成了纯度为99.33%,收率为89.96%的DAAF。利用红外、核磁和元素分析表征了合成产物的结构,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、热分析仪(DSC/TG)以及机械感度进行表征。结果表明:DAAF呈团簇花球状,平均粒径为5.36 µm;微流控技术合成对DAAF晶体结构无影响;在10 ℃·min-1的升温速率下,其热分解峰温为262.36 ℃,热分解过程质量损失为82.79%;机械感度测试结果表明,其撞击感度为90 J,摩擦感度为0%。与常规方法合成的DAAF相比,其平均粒径减小7.36 µm,粒度分布均匀且粒径分布范围变窄,晶体结构未变化,热分解峰温提前9.57 ℃,热分解过程质量损失降低6.99%,撞击感度提高5 J,安全性能有所提高。

    • MEMS平面微起爆器的原位构筑及性能

      2022, 30(4):356-362. DOI: 10.11943/CJEM2021289

      摘要 (363) HTML (233) PDF 3.32 M (3552) 评论 (0) 收藏

      摘要:设计了一种微机电系统(MEMS)平面微起爆器并对其性能进行了研究。该微起爆器由MEMS微结构换能元和直写起爆装药两部分组成。金属微结构换能元和装药构筑在同一平面上。首先在氮化硅硅片上构造Ni/Cr微结构换能元,然后在微结构换能元的一侧刻蚀微装药腔体,微结构换能元的桥区部分构造在微装药腔体的内部。采用微控直写法,在微装药腔体内部写入一种具有多孔性质的纳米铜墨水前驱体,经过气固原位叠氮化反应后,形成叠氮化铜(Cu(N32)MEMS起爆器件。该微起爆器平均电阻为4 Ω,作用时间为8.44 μs,50%发火电压为14.29 V,发火能量为0.33 mJ,装药量平均值5.18mg,质量相对标准偏差2.6%。该微起爆器能够起爆六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)炸药。

    • DLP光固化3D打印含能药柱及延期性能

      2022, 30(4):363-369. DOI: 10.11943/CJEM2021331

      摘要 (312) HTML (192) PDF 3.53 M (2632) 评论 (0) 收藏

      摘要:以光固化液态树脂、镁粉、高氯酸铵和燃速调节剂为主要成分,设计一种含能浆料配方,利用数字光处理(DLP)光固化3D打印技术打印了具有延期功能的含能药柱,测试了含能药柱的燃烧过程、延期性能、药柱均匀性和相容性,分析了延期时间的影响因素。研究结果表明:用于DLP光固化3D打印的含能浆料最佳配方质量分数为:燃速调节剂7.53%、高氯酸铵(AP)62.37%、Mg 3.22%、光固化树脂26.88%。浆料性能测试结果为黏度325 mPa·s,固化时间3.2s,固化硬度2H,收缩率4.98%。成功打印的含能药柱为圆柱形,尺寸为Φ6 mm×11.5 mm,平均密度为1.507 g·cm-3,各组分均匀分布,相容性好,燃烧稳定,发出明亮的黄色火焰,燃烧残渣率为4.98%,无黑烟产生,平均延期时间为12.43 s,延期时间的标准偏差为0.0158 s,平均燃速为0.805 mm·s-1,燃速标准差为0.0012 mm·s-1,延期时间满足长秒量延期药标准,延期精度可满足秒级延期药要求。延期时间的影响主次为AP>光固化液态树脂>燃速调节剂>Mg,调整含能浆料各组分含量可控制含能药柱的延期时间,实现不同延期目的。

    • 直列式爆炸箔点火及相关技术研究进展

      2022, 30(4):396-411. DOI: 10.11943/CJEM2021280

      摘要 (502) HTML (706) PDF 6.29 M (6395) 评论 (0) 收藏

      摘要:从直列式点火系统构成、许用点火药硼-硝酸钾(Boron-Potassium Nitrate, BPN)的燃烧机理和新制备工艺以及国内外直列式爆炸箔点火相关标准三个方面,综述了直列式爆炸箔点火及相关技术的发展现状及应用。直列式点火系统有多功能多任务需求,因此作为控制模块的电子安全与解除安保装置呈现出编程寻址、多点协同的发展趋势,系统中各元件通过小型化和低能化减少系统装置所占空间。BPN通过新制备工艺进行组分粒度微纳米化,生成核壳结构,优化BPN燃烧性能、吸湿性和安定性等。总结并对比了国内外直列式爆炸箔点火相关标准。分析了直列式爆炸箔点火尚需研究的问题:冲击片直接点火BPN机理和BPN组分粒度对冲击点火感度的影响;BPN隔板点火的影响因素和规律;多种隔板点火结构的性能比较;BPN新制备方法及其对性能的优化。

    • 高活性配合物及其复合点火药剂的制备与性能

      2022, 30(4):294-300. DOI: 10.11943/CJEM2021332

      摘要 (563) HTML (302) PDF 1.56 M (7780) 评论 (0) 收藏

      摘要:以氰基硼氢根(CBH)为阴离子、1-乙烯基咪唑(VIM)为配体,过渡金属Co、Mn、Ni为中心离子制备出3种具有高还原活性的含能配合物,通过X-射线单晶衍射仪准确测定其晶体结构,3种含能配合物的分子式分别为Co(VIM)4(CBH)2、Mn(VIM)4(CBH)2、Ni(VIM)4(CBH)2。对3种配合物的热分解性、燃烧热值和机械感度进行了测试。结果表明,3种配合物均具有较高的燃烧热值(26.5~29.1 kJ·g-1),较低的摩擦感度(>360 N)和撞击感度(>40 J)。与白烟硝酸的点火试验表明,3种配合物均能发生自燃反应,且点火延迟时间较短(4~13 ms),证实了配合物的高还原活性。为探究高活性配合物在火工药剂方面的应用,分别将3种配合物与溴酸钠以1∶7的质量比混合,获得3种新型复合点火药,并用电热丝对其进行了点火测试,3种复合药剂被电热丝点燃后均能持续燃烧,产生较大的火焰。结果表明,高活性配合物燃料与氧化剂混合所制得的复合药剂具有作为新型点火药的潜力。

    • 激光敏感型含能配合物类起爆药研究进展

      2022, 30(4):385-395. DOI: 10.11943/CJEM2021240

      摘要 (656) HTML (249) PDF 1.90 M (7366) 评论 (0) 收藏

      摘要:激光起爆作为一种新兴的起爆技术,可以有效解决传统起爆方式中存在的如杂散电流干扰等安全问题。激光敏感起爆药作为激光起爆序列中的能量输出载体,是激光起爆系统的重要组成部分。目前配合物类激光敏感起爆药已成为研究热点之一。概述了以链状含氮化合物、三唑、四唑、四嗪类化合物为配体的含能配合物的合成和激光起爆性能方面的发展现状,分析了各类药剂的优点以及存在的问题,总结了部分激光起爆机理,并对未来新型激光起爆药研发进行了展望,指出开发新型富氮配体仍是激光敏感型含能配合物类起爆药未来研究的重要方向。

    • 多染焰剂协同紫光辐射烟火药配方设计

      2022, 30(4):379-384. DOI: 10.11943/CJEM2021343

      摘要 (380) HTML (220) PDF 1.91 M (3801) 评论 (0) 收藏

      摘要:为理论设计和优化多染焰剂协同辐射紫光的烟火药配方。基于色光混合原理,提出一种含红光和蓝光双染焰剂的紫光烟火药配方,利用REAL计算程序确定不同色光发射体的种类及含量,通过MATLAB程序计算不同配方的色坐标、波长、色纯度和绘制色度图,进而确定优化紫光烟火药配方。研究结果表明,确定紫光烟火药理论最佳配方为Sr(NO32/2CuCO3·Cu(OH)2/Al/C6H9.6O1.6,配比为48/32/12/8,氧平衡为-0.11 g·g-1,色光发射体分别为Sr、SrO、SrOH、CuO、CuOH、CuH,紫光色坐标点为(0.2449,0.1497),紫光虚拟主波长为446 nm,色纯度为0.40。实验测得上述相同配方的色坐标为(0.2425,0.1588),紫光虚拟主波长为439 nm,色纯度为0.44,该紫光实际上是由766 nm红光和418 nm蓝光混合而成,具有良好的紫光效果。仿真预测结果与实验结果良好吻合,该设计方法可为其它多染焰剂色光烟火药配方优化及相关问题的研究提供理论基础。

    • Flash Lamps as Ignition and Initiation Sources of the VS-2 Pyrotechnic Composition

      2022, 30(4):370-378. DOI: 10.11943/CJEM2021323

      摘要 (255) HTML (176) PDF 2.24 M (3316) 评论 (0) 收藏

      摘要:In the present work it is found that the pyrotechnic composition VS-2 can be initiated with flash lamps IFC-500 and EVIS. VS-2 pyrotechnic composition contains 90% of mercury(Ⅱ) 5-hydrazinotetrazolate perchlorate and 10% of optically transparent copolymer of 2-methyl-5-vinyltetrazole and methacrylic acid (PVMT). We have found that the flash lamps make it possible to initiate combustion of VS-2 composition with its transition to detonation both in cylindrical charges placed in brass caps of 5 mm diameter and 2 mm high, and film charges with 10 mm×80 mm in size and surface weights of 60 mg·cm-2 and 90 mg·cm-2, showing ignition delay times 10 μs and 3 μs, respectively. We also measured detonation velocities for VS-2 composition film charges, which were 4375-4505 m·s-1 (of the charge being surface mass 60 mg·cm-2) and 4221-4281 m·s-1 (of the charge being surface mass 90 mg·cm-2) and their blasting action on the aluminum plate. The depths of the normal shock wave imprints at the charge-barrier interface were 0.6-0.7 mm (for surface mass of the film charges 60 mg·cm-2) and 1.2-1.3 mm (for surface mass of the film charges 90 mg·cm-2).

    • 喷射结晶细化DAAF及其性能

      2022, 30(4):324-331. DOI: 10.11943/CJEM2021314

      摘要 (300) HTML (260) PDF 2.03 M (4854) 评论 (0) 收藏

      摘要:为改善3,3′-二氨基-4,4′-氧化偶氮呋咱(DAAF)的安全性能和起爆性能,提升其作为冲击片雷管始发药剂的应用价值,采用表面活性剂辅助的喷射结晶方法,以二甲基亚砜(DMSO)为溶剂,去离子水为非溶剂制备得到细化DAAF产品,研究了表面活性剂的种类和浓度、溶剂-非溶剂比例对细化DAAF的形貌、粒径和分散性的影响。通过场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、X射线粉末衍射仪(XRD)、差示扫描量热法(DSC)和热重分析法(TG)表征了细化DAAF的形貌、晶体结构和热分解性能,并测试了细化DAAF的感度、真空安定性和冲击片起爆性能。结果表明:以PEG-400为表面活性剂,在其浓度为0.8 g·L-1,溶剂-非溶剂的体积比为1∶20时,可得到粒径分布均匀(180~220 nm),具有良好分散性的类球形DAAF;与原料相比,细化DAAF的热分解活化能显著升高了23.1 kJ·mol-1,冲击片起爆电流大幅度下降至2.1 kA,真空放气量、静电火花感度和热感度均有明显降低,具有更优的热稳定性、安全性以及冲击片起爆性能。

    • 新型碱金属高碘酸盐纳米铝热剂的反应特性

      2022, 30(4):316-323. DOI: 10.11943/CJEM2021321

      摘要 (320) HTML (272) PDF 1.50 M (5003) 评论 (0) 收藏

      摘要:纳米铝热剂向着高能方向发展的一个重要限制因素是在铝热反应过程中缺少大量的气体产物。为了弥补纳米铝热剂产气量不足的缺陷,提高纳米铝热剂的反应活性,通过喷雾干燥法制备了具有核-壳结构的纳米铝热剂Al@KIO4和Al@NaIO4。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、热分析仪、定容燃烧实验、吸湿性实验和威力测试对两种铝热剂的形貌结构、热性能、定容燃烧性能、耐潮湿环境能力和起爆性能进行评估。结果表明,喷雾干燥法制备的Al@KIO4和Al@NaIO4纳米铝热剂的形貌规则、纯度高,铝热反应的总放热量分别为1262.12 J∙g-1和1414.7 J∙g-1;两种铝热剂反应过程中的反应起始温度低,反应中伴随大量氧化性气态产物生成;高湿环境中两种铝热剂分别在第6天和第10天达到质量平衡,质量增重约0.64%和0.65%,耐潮湿环境能力良好;96 mg铝热剂作为起爆药装配到8#工业雷管中能使黑索今完全爆轰,可使5 mm厚的铅板穿孔,穿孔直径几乎到达叠氮化铅的水平。将96 mg的Al@KIO4、Al@NaIO4、斯蒂芬酸铅和叠氮化铅分别作为起爆药装填在8#工业雷管中使黑索今完全爆轰,根据5 mm厚的铅板穿孔直径判断起爆能力为:叠氮化铅>Al@NaIO4>Al@KIO4>斯蒂芬酸铅。

    • 黏结剂对B/KNO3微笔直写样品成型效果及燃烧性能的影响

      2022, 30(4):332-340. DOI: 10.11943/CJEM2021293

      摘要 (335) HTML (231) PDF 4.06 M (3643) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了设计点火燃烧性能良好且兼容微笔直写工艺的B/KNO3(BPN)点火药配方,分别以聚偏氟乙烯(PVDF)、聚偏氟乙烯-三氟氯乙烯(F2311)、聚偏氟乙烯-六氟丙烯(F2602)、聚偏氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯(F2461)、乙基纤维素(EC)、硝化纤维素(NC)、PVDF/NC为黏结剂,设计和制备了7种BPN基点火药油墨,并采用微笔直写装药工艺直写成型,考察了黏结剂种类对样品成型效果、点火燃烧特性和热分解特性的影响。结果表明,黏结剂组分的变化会导致BPN油墨的稠度指数表现一定的差异性,其稠度指数顺序为EC/B/KNO3>PVDF/B/KNO3>PVDF/NC/B/KNO3>NC/B/KNO3>F2311/B/KNO3>F2602/B/KNO3>F2461/B/KNO3,且不同稠度指数的油墨最终呈现不同的成型效果,直写样品截面矩形度的变化趋势与稠度指数一致;氟橡胶为黏结剂的BPN具有较高的燃速和较短的点火延迟,且氟橡胶H含量越高,样品线性燃速越快,不同黏结剂的BPN线性燃速顺序为:PVDF/B/KNO3>F2602/B/KNO3>PVDF/NC/B/KNO3>NC/B/KNO3>F2461/B/KNO3>F2311/B/KNO3>EC/B/KNO3,纤维素黏结剂在减少点火延迟上没有突出贡献;添加氟橡胶可以使BPN起始反应温度降低约145 ℃,NC可以使BPN主反应的起始反应温度降低45 ℃,而EC的添加仅可以使BPN主反应的起始反应温度降低约5 ℃。

    • 两种乙二胺碘酸盐的制备与性能

      2022, 30(4):309-315. DOI: 10.11943/CJEM2021322

      摘要 (374) HTML (301) PDF 1.25 M (6065) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探索具有合成简单且能量水平较高的有机胺含氧酸盐,选取碘酸和乙二胺合成了两种含能化合物,分别为乙二胺二碘酸盐和乙二胺六碘酸盐,测定了化合物的单晶结构。利用X-射线衍射仪、傅里叶红外光谱、差示扫描量热仪和热重分析仪对样品进行了结构表征和热分解性能分析,并在8#工业雷管中作为主装药进行了轴向输出实验以及松装条件下的燃烧实验。结果表明,乙二胺二碘酸盐属于正交晶系,Pbca空间群,晶胞参数为a=7.4427 Å,b=6.7418 Å,c=18.2884 Å,Z=8,F(000)=760,Dc=2.982 g·cm-3,分解温度为185.18 ℃,做主装药时能够使5 mm铅板贯穿。乙二胺六碘酸盐为乙二胺二碘酸盐和碘酸的共晶化合物,属于单斜晶系,P21/c间群,晶胞参数为a=7.2350 Å,b=18.498 Å,c=7.5494 Å,β=107.947°,Z=4,F(000)=996,Dc=3.840 g·cm-3,两个放热分解峰为179.48 ℃和356.87 ℃,做主装药时不能使5 mm铅板贯穿,但其与质量分数为10%的纳米铝粉混合后,则能将5 mm的铅板贯穿。乙二胺二碘酸盐和加入质量分数为10%铝粉的乙二胺六碘酸盐燃烧时均能产生紫色的烟雾,乙二胺二碘酸盐可以作为一种单质紫色发烟剂。

    • 关于火工药剂发展的几点思考

      2022, 30(4):291-293. DOI: 10.11943/CJEM2022063

      摘要 (618) HTML (647) PDF 451.69 K (9387) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • Zr/Pb3O4微胶囊化的制备及其性能

      2022, 30(4):301-308. DOI: 10.11943/CJEM2021284

      摘要 (300) HTML (244) PDF 1.43 M (5026) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提高锆/四氧化三铅(Zr/Pb3O4)混合药剂的混合均匀性和工艺安全性,以海藻酸钠(SA)为微胶囊黏合剂,通过液相连续流混合,在水相中利用SA与Ca2+交联生成海藻酸钙(CA)凝胶,制备了CA/Zr/Pb3O4微胶囊。对CA/Zr/Pb3O4微胶囊和传统工艺制备的NC/Zr/Pb3O4颗粒进行形貌、粒度、球形度、流散性以及假密度等表征,表明CA/Zr/Pb3O4微胶囊平均粒径为517.10 μm,方差为44.21 μm,球形度为0.90,安息角为27.44°,粒径均一,球形度良好,流散性好。对CA/Zr/Pb3O4微胶囊进行火焰感度、燃速、火焰长度以及感度测试,表明CA/Zr/Pb3O4微胶囊火焰感度为65.38 mm,低于Zr/Pb3O4粉末的81.83 mm,火焰感度有所下降;CA/Zr/Pb3O4微胶囊燃速偏差为6.86,远低于Zr/Pb3O4粉末的燃速偏差12.04,燃烧一致性好;CA/Zr/Pb3O4微胶囊的火焰长度比Zr/Pb3O4火焰长17.1 mm,粒子更多;CA/Zr/Pb3O4微胶囊的静电感度大于156.25 mJ,远大于Zr/Pb3O4粉末的0.71 mJ,静电感度有所降低,两者撞击感度都大于100 J,摩擦感度都大于360 N。制备工艺在水相中进行,安全性高且方法具有普适性,适用于多种火工药剂。

    • 微机电含能器件直写技术研究进展

      2021, 29(9):871-882. DOI: 10.11943/CJEM2020311

      摘要 (406) HTML (203) PDF 5.70 M (3353) 评论 (0) 收藏

      摘要:直写技术(direct writing)作为新一代快速成型技术,具有成型速度快、成型一致性好、制备精度高等优点,在微机电(Micro Electro Mechanical Systems,MEMS)含能器件的制备上具有一定优势。本文阐述了MEMS含能器件常用的直写技术,在此基础上,针对直写技术在微纳含能器件中的研究现状,对MEMS装药、发火电路与换能元以及封装材料的直写技术进行了总结。提出了今后的研究重点:制备固含量高、性能稳定的含能墨水,提高含能墨水装药密度;制备低烧结温度的银油墨电路,同时发展MEMS含能器件换能元与封装材料的直写技术,探究直写精度的影响因素与规律,突破直写技术的应用瓶颈,推动MEMS含能器件的工程化应用进度。

    • PCB基密封并联平面触发火花隙开关的设计及性能

      2021, 29(6):543-551. DOI: 10.11943/CJEM2020305

      摘要 (535) HTML (343) PDF 7.41 M (2496) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提高爆炸箔起爆系统(exploding foil initiator system, EFIs)的作用可靠性,减小系统体积、降低系统成本,采用印制电路板( printed circuit board, PCB)工艺设计了一种密封并联平面触发火花隙开关(planar triggered spark-gap switch, PTS)。根据三电极的结构设计参数,采用PCB工艺批量制备了PTS,单只并联PCB-PTS的尺寸为13.5 mm(l)×7.5 mm(w)×2.5 mm(h)。基于显微计算机断层扫描重建了开关的立体和断面图像,结果显示PCB工艺满足开关的加工精度需求。开展了电极间隙的静电场分布仿真以解释开关的导通过程,并且据此计算了开关的理论自击穿电压(self-breakdown voltage, USB)。开关的电气性能测试表明:(1)并联PCB-PTS的USB略低于理论计算值,约为2000 V;(2)在大约50%~95%的USB范围内开关均能被可靠触发工作,并且电流上升时间稳定在约121.8 ns,峰值电流大于1500 A,满足EFIs的使用特性需求。最后,将该开关应用于爆炸箔起爆器(exploding foil initiator, EFI)进行发火实验,在0.22 μF/1400 V的放电条件下,成功起爆了HNS-Ⅳ炸药。

    • 节流孔对分离螺母火工冲击的影响

      2021, 29(6):535-542. DOI: 10.11943/CJEM2020129

      摘要 (452) HTML (254) PDF 1.76 M (2550) 评论 (0) 收藏

      摘要:为避免航天器因受到火工分离螺母作用时的高冲击载荷而发生故障,采用节流孔来抑制分离螺母分离作用时的冲击响应。研究在分离螺母燃气通道上设置了Φ2、Φ4 mm和Φ6 mm三种孔径的节流孔,同步测试不同节流孔的分离螺母在分离过程中的压力、加速度和预紧力,分析分离螺母的作用过程。根据作用过程中的先后顺序将冲击载荷解耦为火药作用、预紧力释放和活塞撞击三类冲击源。将得到的时间-加速度(a-t)曲线转换为冲击响应谱,并计算每种冲击源的贡献,以获得节流孔孔径与冲击响应的关系。结果表明:采用三种节流孔时,在500~10000 Hz的频域内,火药作用激起的冲击响应的贡献为8.3%~11.0%;预紧力释放激起的冲击响应的贡献为44.0%~51.5%;活塞撞击激起的冲击响应的贡献为40.2%~45.0%。分离过程的最大冲击响应分别为:1416 g(Φ6 mm)、1251 g(Φ4 mm)和852 g(Φ2 mm)。可见,采用节流孔可以有效抑制分离螺母的冲击响应。

    • 起爆药研究最新进展

      2021, 29(6):557-566. DOI: 10.11943/CJEM2020264

      摘要 (1078) HTML (1059) PDF 2.35 M (3348) 评论 (0) 收藏

      摘要:叠氮化铅和斯蒂芬酸铅作为最常用的起爆药,在军事和民用方面具有广泛应用,但对环境和人体有严重危害。因此,开发新型绿色起爆药是重要的发展趋势。本研究围绕四唑、呋咱、稠环、配位化合物、叠氮化铜以及纳米铝热剂六类新型起爆药的合成和性能等进行了综述,分析了六类起爆药的优点以及存在的问题:四唑类爆轰性能优异但安全性能较低;呋咱类具有较高的密度,同时氧平衡较好;稠环类化合物的热稳定性高感度低,安全性好;配位化合物通过改变金属离子,配体以及阴离子能够实现感度与能量的调控;叠氮化铜起爆能力很强,但静电感度极高;纳米铝热剂能量密度高,合成简单,绿色环保,但难以实现快速燃烧转爆轰;除叠氮化铜和纳米铝热剂外,其余四类起爆药合成工艺复杂,产率较低。因此,在确保起爆能力强的前提下,降低感度和简化工艺是起爆药下一步工作的重点。

    • 叠氮化铜含能材料研究进展

      2021, 29(5):444-459. DOI: 10.11943/CJEM2020196

      摘要 (878) HTML (766) PDF 9.18 M (3419) 评论 (0) 收藏

      摘要:新型含能器件微型化、芯片化、集成化、智能化的发展趋势对火工药剂提出了更高的要求,含铅类起爆药的毒性问题也日益引发担忧。长期以来受制于较高的敏感性而未被广泛实际应用的叠氮化铜,由于其绿色高能的特性,近年来愈发引起研究者的兴趣。从叠氮化铜的晶体结构理论研究、合成方法、复合含能材料的设计与制备以及它在微型装药中的实际应用等方面,对叠氮化铜含能材料的研究进展进行了总结。在此基础上,讨论了实现其应用前景的关键点:从理论上更深入地掌握其晶体结构与反应释能之间的内在关系;通过构建新型复合含能体系弥补其过于敏感的缺陷的同时,发挥其高能量密度的优势;通过实验和仿真更系统地了解其性能参数;开发先进的合成方法和装药技术以满足微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System, MEMS)火工品对含能材料精密可靠装药方式提出的要求。

富氮杂环含能化合物的创制

年第卷第

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