Al/PTFE活性材料的动力学特性及反应释能研究

发布时间：2023-03-24 01:58

　　活性材料是一种能够在冲击载荷作用下发生强烈爆燃反应并释放出大量能量的含能材料,与传统的含能材料相比反应材料还具有较高的机械强度和稳定性。由于该类材料兼具一定的机械强度和释能的双重特性,因此可作为结构材料替代弹药中的惰性金属结构(如战斗部壳体、聚能药型罩等)。然而,现阶段对该类材料的理论研究还不够深入,本文以铝/聚四氟乙烯(Al/PTFE)活性材料为研究对象,采用理论分析和实验相结合的方法,围绕该活性材料的动力学特性及反应释能等方面开展研究。开展Al/PTFE试件的制备及微观分析的研究;构建分离式霍普金森压杆(SHPB)系统,对Al/PTFE试件的动态压缩特性进行实验研究;在Al/PTFE活性弹丸冲击反应释能分配方面,建立与实际冲击诱发反应过程相适应的能量分配关系,确定各部分能量的评价方法;基于Al/PTFE活性弹丸冲击反应释能的能量分配关系,定量评价不同Al粒径的冲击反应释能,以及活性弹丸撞击靶板诱发反应的总释能及各部分能量分配结果。取得的主要研究成果如下:(1)建立了Al和PTFE的粒径匹配模型,确定了PTFE和2种Al粉原料的颗粒粒径分别为34μm、1.5μm和100μm;根据一般...

【文章页数】：90 页

【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 活性材料的特性
    1.3 活性材料的国内外研究现状
        1.3.1 在制备工艺方面
        1.3.2 在动态力学性能方面
        1.3.3 在冲击反应释能方面
    1.4 本文的主要研究内容
第2章 Al/PTFE试件的制备及微观分析
    2.1 原料的选择与配比
        2.1.1 原料的选择
        2.1.2 配比的确定
        2.1.3 粒径的匹配
    2.2 制备工艺
        2.2.1 原料混合
        2.2.2 混料压制
        2.2.3 药柱的烧结冷却
    2.3 试件微观分析
        2.3.1 PTFE层包覆Al颗粒厚度的理论推导
        2.3.2 不同铝粉颗粒粒径Al/PTFE试件的微观分析
    2.4 本章小结
第3章 Al/PTFE试件的动态压缩力学特性
    3.1 分离式霍普金森压杆实验系统
    3.2 分离式霍普金森压杆系统的参数确定
        3.2.1 压杆的材料选择和尺寸确定
        3.2.2 试件尺寸的确定
        3.2.3 波形整形器的确定
        3.2.4 数据采集系统的设置
    3.3 试件的动态压缩力学特性及微观分析
        3.3.1 单一粉体颗粒试件的动态压缩强度分析
        3.3.2 不同铝粉颗粒粒径Al/PTFE试件的动态压缩强度及微观分析
    3.4 本章小结
第4章 Al/PTFE活性弹丸冲击反应释能的评价模型
    4.1 冲击反应释能分配关系
    4.2 冲击反应释能实验系统的构建
    4.3 容器内气体焓变的评价方法
        4.3.1 容器内气体焓变的理论计算
        4.3.2 容器内气体超压与温度的测试方法
    4.4 预留弹孔喷射气体焓的评价方法
    4.5 容器壁内能变化的评价方法
        4.5.1 容器壁内能变化的理论计算
        4.5.2 容器壁温升的测试方法
    4.6 本章小结
第5章 Al/PTFE活性弹丸冲击反应释能的定量评价
    5.1 实验基本参数
    5.2 容器内气体焓变的定量评价
        5.2.1 容器内气体的超压和辐射温度
        5.2.2 反应过程中气体比热容和摩尔数的确定
        5.2.3 容器内E₁ 的定量评价
    5.3 喷射气体内能E_2i的定量评价
    5.4 容器壁吸收内能的定量评价
        5.4.1 容器壁传热过程的数值模拟
        5.4.2 容器壁吸收内能E₃ 的计算
        5.4.3 容器壁吸收能量的时程曲线
    5.5 喷射气体和弹丸碎片的动能定量评价
    5.6 总释能的定量评价
        5.6.1 总释能E的时程曲线
        5.6.2 弹丸冲击反应释能E的分配结果
    5.7 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢



本文编号：3769211