金属/氟聚物反应材料性能的研究
发布时间：2021-01-14 04:33
反应金属材料（reactive metal materials）又称含能金属材料（energetic metal meterials）是一种新型的含能材料，具有高热值，高度钝感以及独特的冲击引发的特性，其反应活性远远高于普通混合物，由于Al/PTFE和Mg/PTFE材料组分间的高热效应（最大能量分别为2071、2280kcal/kg），这使得这种材料更加受关注。本文主要研究了金属与聚四氟乙烯材料的反应平衡组成和反应机理，在金属氟聚物反应材料基本要求性能的基础上，理论上计算了反应材料的爆轰参数。实验分析了金属氟聚物反应材料Al/PTFE不同组分，不同密度的爆轰性能，实验与模拟相结合的方法计算了Al/PTFE反应材料爆轰产物状态方程JWL参数，探索了这种含能破片的毁伤性。在理论上研究Al，Mg与聚四氟乙烯材料的反应的基础上，采用最小自由能法编制C语言程序计算了其反应平衡组成，进一步研究了这种材料的反应原理，作为可燃剂的PTFE先分解，其反应产物和金属进一步反应，得到其最主要反应产物AlF3和C等物质。本文理论计算了Al/PTFE材料不同组分（Al含量15%45%），不...
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstracts
1 绪论
1.1 研究的背景、目的及意义
1.2 国内外研究现状
1.3 研究的主要内容和结构安排
2 金属与氟聚物反应机理
2.1 PTFE 与 Mg、Al 等金属及其氟化物的物理化学性质
2.2 金属与聚四氟乙烯的反应原理
2.2.1 Mg/PTFE 反应原理
2.2.2 Al/PTFE 的反应原理
2.3 金属氟聚物反应平衡组成
2.4 本章小结
3 金属氟聚物含能材料的基本性能
3.1. 能量
3.2 机械力学性能
3.3 安全性与可靠性
3.4 密度
3.5 燃烧特点
3.5.1 Al/PTFE
3.5.2 Ti/PTFE
3.5.3 B/PTFE
3.6 零氧平衡下的配方
3.7 金属氟聚物材料爆轰参数的理论计算
3.7.1 爆热的计算
3.7.2 爆速的计算
3.7.3 爆压的计算
3.7.4 爆温的计算
3.7.5 参数计算结果
3.8 结果分析
3.9 金属氟聚物含能材料爆炸性能的实验设计
3.9.1 Al/PTFE 含能材料的制备
3.9.2 爆轰速度的测定
4 金属氟聚物材料爆轰数值模拟研究
4.1 爆轰产物 JWL 状态方程的研究
4.2 JWL 参数确定方式
4.3 圆筒试验的研究
4.3.1 实验部分
4.3.2 实验结果及讨论
4.4 AUTODYNA 应用于 JWL 状态方程的数值模拟研究
4.4.1 材料模型及参数
4.4.2 构建计算模型
4.5 实验与计算结果的比较
5 Al/PTFE 反应材料作为反应破片
5.1 反应破片的制备工艺
5.1.1 实验仪器与材料
5.1.2 试验过程
5.2 结果分析与讨论
5.2.1 升温速率对反应材料性能的影响
5.2.2 烧结温度对反应材料性能的影响
5.2.3 保温时间对反应材料性能的影响
5.3 爆炸性能
5.4 Al/PTFE 含能破片的毁伤效应
5.4.2 模拟研究
6 结论和展望
6.1 结论
6.2 展望
附录
参考文献
攻读硕士期间发表的论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]氟聚物基含能反应材料研究进展[J]. 叶文君,汪涛,鱼银虎. 宇航材料工艺. 2012(06)
[2]炸药分子和晶体结构与其感度的关系[J]. 曹霞,向斌,张朝阳. 含能材料. 2012(05)
[3]含铝炸药JWL状态方程参数的确定[J]. 计冬奎,肖川,杨凯,韩天一,袁秋长. 火炸药学报. 2012(05)
[4]含能破片战斗部毁伤效应研究[J]. 彭飞,余道强,阳世清,蒋建平,娄建,王维明. 含能材料. 2011(04)
[5]防护材料对爆炸驱动反应破片的影响[J]. 孙文旭,李尚斌,黄亨建,王冬磊,路中华,蒋治海. 科技导报. 2011(16)
[6]含能破片技术与应用[J]. 杨华楠,廖雪松,王绍慧,陈文. 四川兵工学报. 2010(12)
[7]复合反应破片对钢靶侵彻的实验研究[J]. 帅俊峰,蒋建伟,王树有,门建兵,谢长友. 含能材料. 2009(06)
[8]多功能含能结构材料研究进展[J]. 张先锋,赵晓宁. 含能材料. 2009(06)
[9]活性材料PTFE/Al动态压缩性能[J]. 赵鹏铎,卢芳云,李俊玲,陈荣,徐松林,阳世清. 含能材料. 2009(04)
[10]PTFE/Al反应材料制备工艺及性能[J]. 阳世清,徐松林,张彤. 国防科技大学学报. 2008(06)
博士论文
[1]含能破片作用机制及其毁伤效应实验研究[D]. 何源.南京理工大学 2011
硕士论文
[1]工业炸药爆轰参数的理论计算[D]. 郑恒威.安徽理工大学 2009
[2]含能破片对模拟战斗部的引爆机理研究[D]. 李旭锋.南京理工大学 2006
本文编号：2976222
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstracts
1 绪论
1.1 研究的背景、目的及意义
1.2 国内外研究现状
1.3 研究的主要内容和结构安排
2 金属与氟聚物反应机理
2.1 PTFE 与 Mg、Al 等金属及其氟化物的物理化学性质
2.2 金属与聚四氟乙烯的反应原理
2.2.1 Mg/PTFE 反应原理
2.2.2 Al/PTFE 的反应原理
2.3 金属氟聚物反应平衡组成
2.4 本章小结
3 金属氟聚物含能材料的基本性能
3.1. 能量
3.2 机械力学性能
3.3 安全性与可靠性
3.4 密度
3.5 燃烧特点
3.5.1 Al/PTFE
3.5.2 Ti/PTFE
3.5.3 B/PTFE
3.6 零氧平衡下的配方
3.7 金属氟聚物材料爆轰参数的理论计算
3.7.1 爆热的计算
3.7.2 爆速的计算
3.7.3 爆压的计算
3.7.4 爆温的计算
3.7.5 参数计算结果
3.8 结果分析
3.9 金属氟聚物含能材料爆炸性能的实验设计
3.9.1 Al/PTFE 含能材料的制备
3.9.2 爆轰速度的测定
4 金属氟聚物材料爆轰数值模拟研究
4.1 爆轰产物 JWL 状态方程的研究
4.2 JWL 参数确定方式
4.3 圆筒试验的研究
4.3.1 实验部分
4.3.2 实验结果及讨论
4.4 AUTODYNA 应用于 JWL 状态方程的数值模拟研究
4.4.1 材料模型及参数
4.4.2 构建计算模型
4.5 实验与计算结果的比较
5 Al/PTFE 反应材料作为反应破片
5.1 反应破片的制备工艺
5.1.1 实验仪器与材料
5.1.2 试验过程
5.2 结果分析与讨论
5.2.1 升温速率对反应材料性能的影响
5.2.2 烧结温度对反应材料性能的影响
5.2.3 保温时间对反应材料性能的影响
5.3 爆炸性能
5.4 Al/PTFE 含能破片的毁伤效应
5.4.2 模拟研究
6 结论和展望
6.1 结论
6.2 展望
附录
参考文献
攻读硕士期间发表的论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]氟聚物基含能反应材料研究进展[J]. 叶文君,汪涛,鱼银虎. 宇航材料工艺. 2012(06)
[2]炸药分子和晶体结构与其感度的关系[J]. 曹霞,向斌,张朝阳. 含能材料. 2012(05)
[3]含铝炸药JWL状态方程参数的确定[J]. 计冬奎,肖川,杨凯,韩天一,袁秋长. 火炸药学报. 2012(05)
[4]含能破片战斗部毁伤效应研究[J]. 彭飞,余道强,阳世清,蒋建平,娄建,王维明. 含能材料. 2011(04)
[5]防护材料对爆炸驱动反应破片的影响[J]. 孙文旭,李尚斌,黄亨建,王冬磊,路中华,蒋治海. 科技导报. 2011(16)
[6]含能破片技术与应用[J]. 杨华楠,廖雪松,王绍慧,陈文. 四川兵工学报. 2010(12)
[7]复合反应破片对钢靶侵彻的实验研究[J]. 帅俊峰,蒋建伟,王树有,门建兵,谢长友. 含能材料. 2009(06)
[8]多功能含能结构材料研究进展[J]. 张先锋,赵晓宁. 含能材料. 2009(06)
[9]活性材料PTFE/Al动态压缩性能[J]. 赵鹏铎,卢芳云,李俊玲,陈荣,徐松林,阳世清. 含能材料. 2009(04)
[10]PTFE/Al反应材料制备工艺及性能[J]. 阳世清,徐松林,张彤. 国防科技大学学报. 2008(06)
博士论文
[1]含能破片作用机制及其毁伤效应实验研究[D]. 何源.南京理工大学 2011
硕士论文
[1]工业炸药爆轰参数的理论计算[D]. 郑恒威.安徽理工大学 2009
[2]含能破片对模拟战斗部的引爆机理研究[D]. 李旭锋.南京理工大学 2006
本文编号：2976222
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