钝感Ni-Cr金属桥膜换能元的制备及性能

采用磁控溅射技术设计加工了一种满足钝感电火工品的Ni-Cr金属薄膜桥换能元,在起爆桥区中心涂抹三硝基间苯二酚铅,对其进行了安全电流、抗静电性能、断桥时间、作用时间的测试,并与半导体桥换能元、桥带式换能元进行了性能对比。结果表明,电阻为(1±0.1)Ω时,在相同散热条件下,该Ni-Cr金属薄膜换能元安全性较其他两种换能元裕度大,作用时间、断桥时间介于半导体桥和桥带式换能元之间,采用5 A发火,引爆三硝基间苯二酚铅的作用时间小于1 ms。     

提高工业金属壳电雷管抗静电能力的一种途径

为提高工业金属壳电雷管抗静电性能,在点火药剂中采用了熔点高的氧化剂,静电感度试验及电雷管性能试验表明,新型金属壳电雷管的抗静电性能大大提高,各项性能指标均符合国家标准要求.     

碳晶膜电点火桥特性研究

利用碳晶膜作为发火元件制作了碳晶电点火桥,研究了碳晶填量及脚线极距对点火桥发火性能的影响,并比较了5种药剂的碳晶点火桥发火感度,同时对碳晶电点火桥进行了脚-脚间抗静电性能测试。结果表明:当电极塞凹槽面积一定、碳晶填量为1.2mg、脚线极距为2.4mm时,碳晶电点火桥最小全发火电压最低为17.3V(电容47μF),且在一定范围内,随着碳晶填量的增加,点火桥最小全发火电压先下降后上升;在一定范围内极距越大,最小全发火电压越大;5种药剂碳晶点火桥发火感度从高到低依次为:斯蒂芬酸铅、叠氮化铅、硝酸肼镍、B/KNO3、苦味酸铅;此外,点火桥脚-脚间抗静电电压大于50k V。     

一种碳膜桥的点火特性研究

以类石墨碳膜为点火材料制作了碳膜电点火桥,研究了温度对碳膜电点火桥阻值和发火性能的影响,并比较了两种常用起爆药剂的碳膜电点火桥的发火性能,同时对碳膜电点火桥进行了脚-脚间抗静电测试。结果表明:碳膜电点火桥是一类具有负温度系数、发火区间小、散步精度高、安全性高且制作简便的点火件,具有极强的应用前景。     

调制周期对Al/MoO3反应薄膜热性能和发火性能的影响

为了考察调制周期对反应薄膜性能的影响,采用磁控溅射技术制备了厚度为3μm,调制周期为50,150 nm和300 nm的Al/MoO3反应薄膜,采用差示扫描量热仪(DSC)探索了调制周期对Al/MoO3反应薄膜放热过程和反应活化能的影响;使用高速摄影和激光点火技术研究了三种调制周期反应薄膜的燃烧速率,通过与半导体桥和桥丝融合形成含能点火器件,考察了调制周期对电流和电压发火感度的影响。结果显示调制周期由50 nm增加到300 nm时,Al/MoO3反应薄膜燃烧速率由5.35 m·s^-1降低到1.75 m·s^-1。三种调制周期(50,150,300 nm)Al/MoO3反应薄膜半导体桥点火器件的50%电流发火电流分别为1.44,1.74 A和1.87 A;Al/MoO3反应薄膜桥丝点火器件的50%发火电流分别为0.08,0.65 A和1.02 A;将Al/MoO3反应薄膜与半导体桥和桥丝换能元结合形成点火器件,在点火间隙为1 mm的情况下,能够点燃钝感点火药硼-硝酸钾(B-KNO3)药片,提升点火系统的点火能力和可靠性。     

介电式AI/CuO复合薄膜点火桥的电爆性能

提出了“介电式复合薄膜点火桥”的概念,并以AI膜作电极,CuO膜作电介质层,用微细加工技术制备了介电式Al/CuO复合薄膜点火桥样品,尺寸为2000μm x2000 μm x2.6 μm,电阻值约4Ω.用60 V以上恒压源可激发点火桥发生电爆炸,电爆过程中Al/CuO复合薄膜发生了氧化还原反应,生成的单质Cu使点火桥产生了延迟放电效应.用原子发射光谱双谱线法测试了60 V和80 V激发时点火桥的电爆炸温度和持续时间.60 V激发时点火桥电爆炸温度主要分布在2500 ～3500 K,持续时间约0.35 ms;80 V激发时点火桥电爆炸温度主要分布在3500 ～4000 K,持续时间约0.55 ms.     

复合半导体桥的电爆特性

针对半导体桥小型化带来的点火可靠性问题,制备了复合半导体桥,采用高速存贮示波器对其在22μF电容不同充电电压下的电爆过程进行了研究,并与多晶硅半导体桥的电爆性能进行了对比。结果显示:在电爆过程爆发前,复合半导体桥和多晶硅半导体桥的电爆过程基本一致;爆发后特别是在高压时(50 V),与多晶硅半导体桥相比,复合半导体桥上电流下降缓慢,爆发所需时间稍偏长,作用于等离子体上的能量稍多;爆发后3μs内,复合半导体桥作用于等离子体上的能量增加较多,因此复合半导体桥点火可靠性更高。复合半导体桥上金属薄膜的存在是造成上述结果差异的原因。     

爆炸箔点火器研究

介绍了爆炸箔冲击片点火器的原理及基本特性。采用冲击片点火器与点火药盒一体化设计，制作了一种结构新颖的爆炸箔冲击片点火器。对其性能进行了试验研究，并与火箭发动机点火药进行了联试。结果表明，该点火器可耐3A直流电流、5min不发火，能抗静电、射频及电磁干扰，能安全、可靠地点燃火箭发动机点火药。     

某型火箭弹静电安全性综合评价研究

为全面评价某型火箭弹的抗静电能力,抽取在标准条件下长期贮存的某型火箭弹电点火具,利用真实静电感度测试方法,研究了不同年代生产的电点火具的静电感度,确定了其静电点火能量分布参数和静电点火能量安全界限;基于火工人体ESD模型和火工金属ESD模型,确定了危险静电源对某型火箭弹直接放电的静电安全电压阈值.     

氧化钌点火桥电爆及点火性能

为了简化氧化钉(RuO_2)点火桥制作工艺,提高输出能量,并能满足低能发火及快速响应的要求,采用低温共烧陶瓷技术设计并制作了30种不同结构尺寸的V型氧化钌点火桥,研究了点火桥在恒压激励下的电爆性能,根据B/KNO_3点火药的点火试验结果,评估其点火能力。结果表明,V型结构设计有利于提高桥区电流密度,在V型桥的最窄处容易形成热点,有利于降低电爆所需能量;V型氧化钉点火桥的夹角、长宽比以及最窄处宽度对其电爆性能影响较大。在40 V恒压激励下,V型氧化钌点火桥夹角为60°,长宽比为0.43,最窄处宽度为100μm时,电爆所需输入能量小为1.47 mJ,输出能量最大为8.46 mJ,可以点燃B/KNO_3点火药。     

铝-氧化铜可反应性桥膜的制备及表征

采用磁控溅射技术在衬底基片上制备了Al-CuO复合桥膜。利用扫描电镜、X射线衍射对复合桥膜的微观形貌和晶相结构进行了表征。采用恒压电源对复合桥膜进行了通电点火实验,通过对比Al桥膜和Al-CuO复合桥膜的电流变化曲线、对桥膜点火后的晶相结构进行XRD分析、利用高速摄影仪观察复合桥膜的点火过程,从而对复合桥膜的化学反应性能进行了表征。结果表明,复合桥膜具有分层结构,Al膜和CuO膜皆由均匀、近似球状的纳米晶粒构成,Al-CuO复合桥膜在通电后发生了氧化还原反应。     

一种Ni-Cr@Al/CuO钝感含能元件的制备及性能

为了提高Ni-Cr薄膜发火件的安全性和点火能力,使用磁控溅射技术将Al/CuO含能薄膜与Ni-Cr薄膜发火件复合,制备了一种新型的Ni-Cr@Al/CuO钝感含能元件。该Ni-Cr@Al/CuO钝感含能元件既可以用作换能元,又可以作为最简单的电点火元件,从而简化点传火序列,适应弹药微型化的发展需求。测试其1A1W5min安全性、电发火感度和点火能力。结果表明,Ni-Cr@Al/CuO钝感含能元件满足1A1W5min安全性要求;50 ms临界发火电流为3.08 A,最小全发火电流为3.18 A,最大不发火电流为2.98 A,安全裕度较高;在相同条件下,Ni-Cr@Al/CuO钝感含能元件可以点燃硼/硝酸钾,并且可实现1 mm的间隙点火,而Ni-Cr薄膜发火件不能成功点燃硼/硝酸钾。     

火工品用复合半导体桥技术的研究与发展

具有低发火能量、高瞬发度、高安全性以及比多晶硅半导体桥更高的能量输出优异性能的复合半导体桥(SCB)点火起爆装置(EED),是一类采用现代微电子工艺,由反应材料与半导体桥相结合的新型点火产品。从理论、结构、性能不同角度,综述了复合半导体桥EED的研究进展与优缺点。为增大SCB点火性能提供可行的依据和参考,对比分析了多层复合膜点火桥的结构特点、反应材料、发火条件、输出性能。认为多层复合SCB是多晶硅半导体桥的理想改进产品,具有更广泛的应用范围和前景。      

固体火箭发动机点火装置的技术现状和发展趋势

对点火具、点火药、点火药盒和延期点火技术的研究现状和发展趋势进行了分析和总结,指出：半导体桥（SCB）火工品是桥丝式火工品的理想换代产品;喷管堵片除了传统意义上的防潮、防尘作用外,其点火建压作用更为重要;开发智能型SCB点火技术和药盒新材料是点火器研究的主攻方向。     

大口径火炮发射装药点传火模拟试验装置的研究

设计了一种大口径火炮发射装药点传火系统的模拟试验装置，用于测定大口径火炮装药点传火实体的燃烧特性。通过在该模拟试验装置上进行不同点传火结构方案的试验研究，筛选优化出点传火结构方案，进行了装药内弹道验证试验，测得膛压曲线光滑，压差曲线呈衰减状。实验说明该模拟装置，可以对不同点传火结构方案进行对比、筛选，为大口径火炮装药点传火结构设计以及火炮射击试验初期的安全评估，具有指导作用。     

SCB传热模型及点火能量验证

以电容放电的方式研究了半导体桥(SCB)点火过程与药剂之问可能存在的能量作用形式.设计了不同的点火实验,有针对性地验证了等离子体对药剂的冲击作用和渗透热作用.从等离子体存在形式出发,利用等离子体传热理论,初步建立了等离子体传热模型.对斯蒂芬酸铅(LTNR)、叠氮肼镍(NHA)和硝酸肼镍(NHN)进行单颗粒球形传热模型的Fourier分析和数值模拟,并对三种药剂进行了SCB点火实验.LTNR、NHA、NHN三种药剂的最低点火电压分别为11,15,39 V.点火实验结果表明,药剂的导热系数影响SCB点火属性,导热系数小的药剂对应的最低点火电压也小.结合模拟的结果得到了SCB等离子体点火中,渗透热作用为主要能量作用形式的结论.     

光谱辐射测量金属薄膜桥电爆炸温度

采用光谱辐射法测量了Ni-Cr金属薄膜桥的电爆炸温度。通过六通道瞬态光学高温计测量金属薄膜桥电爆炸时在514nm、631nm、692nm、715nm、910nm、1068nm波长处的辐照强度，根据黑体辐射理论计算温度值。研究表明，金属薄膜桥在50V、100μF条件下电爆炸时的最高温度在5000K左右，4000K以上持续时间为300ns。     

微纳结构铝热剂薄膜的旋涂制备及其燃烧性能

为了解决微机电火工品内药剂的快速密实装填的问题,采用旋涂技术制备出厚度可控的微纳结构铝热剂薄膜。利用扫描电镜结果对比得出氟橡胶最小使用量为7%;使用热流法检测了铝热剂薄膜的热物理性能并用高速摄像机记录了薄膜的燃烧过程,得到Al/MoO₃/氟橡胶薄膜的导热系数为75 W/（m·K）,燃烧速率为30.6 m/s,在添加还原氧化石墨烯后, Al/MoO₃/氟橡胶/还原氧化石墨烯薄膜的导热系数增至126 W/（m·K）, 燃烧速率高达867.9 m/s. 采用金属桥带进行发火试验,结果证实微纳结构铝热剂薄膜的临界发火电流低于Zr/KClO₄点火药。添加还原氧化石墨烯能改善铝热剂的燃烧性能和发火性能,更利于铝热剂作为点火药应用。