高燃速功能材料在高能发射药中的应用研究

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为了研究一种具有高能高燃速的新型发射药,在高能发射药的配方体系中,添加三种高燃速功能材料SY、NHN、W。根据高能发射药对配方组分的应用要求,试验研究高燃速功能材料的基础性能,分析其在发射药中应用的适用性。利用密闭爆发器实验研究高燃速功能材料对高能发射药燃速特性的影响规律,并考察其对高能高燃速发射药综合性能的影响,重点试验研究能量性能、力学性能和安全性能。采用热重分析法(TG)、差示扫描量热法(DSC)、绝热加速量热仪(ARC)热分析试验方法,研究高燃速功能材料对高能发射药热分解过程的影响,并采用中止燃烧试验和SEM探索燃速提高的机理。主要研究结果如下:(1)三种高燃速功能材料SY、NHN、W在高能发射药中应用的适用性试验结果表明,三者的主要物化性能、感度特性、与发射药组分的相容性等基础性能都可以满足使用要求,可以作为高能发射药配方体系的高燃速添加物。(2)在常温、低温和高温环境下,选取的三种高燃速功能材料SY、NHN、W均能有效地提高发射药的燃速。在添加量为3%的条件下,发射药燃速分别提高25%、15%和35%左右;在SY添加量为4%、NHN和W添加量为5%的条件下,发射药燃速分别提高30%、17%和52%左右。高能高燃速发射药试样的燃烧稳定性良好,高、低温燃烧规律正常,并且添加SY和W的试样表现出一定的燃烧渐增性。(3)高燃速功能材料对发射药综合性能的试验结果表明,添加高燃速功能材料SY、NHN、W到高能发射药配方体系中,火药力均没有明显的变化,且各试样均具有较大的抗冲强度,力学性能较好;撞击感度和摩擦感度都可以满足使用要求,安全性能较好;各试样的真空安定性试验放气量都小于2ml/g,安定性较好。(4)TG、DSC和ARC热分析实验结果表明,添加高燃速功能材料SY、NHN、W,主要促进了发射药配方组分中NC的热分解,且最终分解残渣量都明显降低,热分解反应更彻底。通过热分析动力学参数计算,添加高燃速功能材料的发射药试样的表观活化能均不同程度的降低。(5)中止燃烧试验和SEM的测试结果表明,添加高燃速功能材料试样的燃烧表面均出现不同程度的空穴,导致燃烧过程中的燃烧面增加,并形成对流燃烧,从而使燃速提高。
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