纳米铝及其氧化物对含能材料热分解影响的反应分子动力学模拟

发布时间：2021-04-21 12:35

　　铝基复合含能材料在极端条件下反应过程化学反应机制复杂,从实验上研究其化学反应与物理变化的耦合过程具有极大的挑战。本文围绕纳米铝及其氧化物对含能材料热分解的影响,通过反应分子动力学模拟手段对其热安定性和反应机理进行研究。以纳米铝及其氧化物和RDX、TATB、NG、CL-20作为研究对象,探究了纳米铝的粒径、含量、氧化铝壳结构存在与否、温度等对含能材料热分解的影响,着重分析了含铝团簇和含碳团簇的演化机制,发现了纳米铝的微爆过程和分散及团聚过程,揭示了纳米铝对含能材料热解影响的机理。本文主要研究结果如下:（1）通过反应分子动力学方法构建了Al/RDX模型,研究了纳米铝及其氧化物对RDX热分解的影响。研究发现纳米铝的加入显著提高了体系的燃烧热释放,同时降低点火延滞时间和反应势垒。在Al/RDX体系和RDX体系中双分子催化分解反应均占据主导位置,中间产物催化加速了含能材料热分解过程。温度对RDX的分解起着至关重要的作用,低温下纳米铝及其氧化物对RDX热分解催化作用明显。团簇作为含铝炸药的重要产物,升高温度明显降低团簇质量并增加团簇数量。氧化铝虽然对能量释放几乎没有贡献,但在低温下发现了类似的表面... 

【文章来源】：中北大学山西省

【文章页数】：93 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
主要符号表和缩写词
1 绪论
    1.1 研究背景、目的及意义
    1.2 国内外研究现状及发展趋势
    1.3 本文主要研究内容
2 理论基础和研究方法
    2.1 引言
    2.2 分子力学力场
    2.3 分子动力学方法与ReaxFF反应力场
    2.4 ReaxFF MD模拟方法简介
3 纳米铝及其氧化物对RDX热分解的影响
    3.1 引言
    3.2 模拟细节
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 RDX分解动力学
        3.3.2 RDX初始分解反应
        3.3.3 含铝团簇的演化
        3.3.4 势能演化
        3.3.5 中间产物和最终产物演化
        3.3.6 程序升温（NVT）和绝热（NVE）模拟
    3.4 本章小结
4 纳米铝与TATB热分解分子动力学模拟
    4.1 引言
    4.2 模型构建与计算方法
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 ANP结构分析
        4.3.2 ANP微爆效应
        4.3.3 含铝团簇分析
        4.3.4 含碳团簇分析
    4.4 本章小结
5 纳米铝与CL-20、NG的热分解分子动力学模拟
    5.1 引言
    5.2 模型构建与计算方法
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 势能的演化
        5.3.2 NG、CL-20的分解
        5.3.3 产物分析
        5.3.4 团簇分析
        5.3.5 ANP氧化机制
    5.4 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]黑索金基含铝炸药的热重分解及几种热分解动力学参数的关联关系[J]. 郑亚峰,孙培培,常海,南海,陈春燕.  化工新型材料. 2019(09)
[2]黑索今基含铝炸药烤燃实验和数值模拟[J]. 寇永锋,陈朗,马欣,赵聘,鲁建英,伍俊英.  兵工学报. 2019(05)
[3]Interaction of TATB with Cu and Cu+1. A DFT study[J]. Lemi Türker.  Defence Technology. 2019(01)
[4]燃烧稳定剂对RDX-CMDB推进剂不稳定燃烧的抑制规律[J]. 陈雪莉,王瑛,张佩.  火炸药学报. 2016(02)
[5]活性铝粉对RDX基含铝炸药驱动能力的影响[J]. 王辉,沈飞.  科学技术与工程. 2016(03)
[6]纳米Al/RDX混合物的安全性[J]. 苗雪,胥会祥,赵西鹏,裴庆,庞维强,王国强.  火炸药学报. 2015(05)
[7]铝粉粒度对RDX热分解动力学的影响[J]. 黄浩,焦清介,李俊龙,朱祥东,臧充光.  火炸药学报. 2011(06)

博士论文
[1]ReaxFF反应力场的开发及其在材料科学中的若干应用[D]. 刘连池.上海交通大学 2012



本文编号：3151767