墨水直写增材制造技术及其在含能材料领域的研究进展

系统介绍了墨水直写(DIW)增材制造技术及其在含能材料领域的应用,重点综述了近年来DIW技术在亚稳态分子间复合物(铝热剂、铝-氟聚物)、复杂异型火炸药装药结构(固体推进剂装药、炸药装药)及火工品药剂中的研究进展,并提出与之相关的机遇和挑战。指出DIW技术在一定程度上能够弥补传统装药技术的不足,在新型多孔/特殊结构装药和能量密度递变的火炸药装药研发与制造方面极具开发应用潜力,未来可进一步加强增材制造火炸药配方应用基础研究、光-热协同固化体系研究以及弹药壳体-装药一体化制造等方面的研究,为我国新型、高精度战略武器装备的发展提供新思路与技术途径。     

基于增材制造的壳-罩一体式周向MEFP战斗部试验研究

为验证增材制造技术在周向MEFP战斗部领域应用的可行性,利用激光选区熔化(SLM)3D打印技术制备了以316L不锈钢为材料的壳-罩一体式周向MEFP战斗部,并开展了仿真和静爆试验研究。结果表明,3D打印316L不锈钢壳体在起爆后可以形成独立的多EFP毁伤元,其速度在1848~2112m/s之间,并能够在1.68m范围内保持完整的形态;受EFP自身速度梯度和药型罩材料延展率低的影响,多EFP毁伤元在2.7m范围外会出现不同程度的破碎;增材制造技术为周向MEFP战斗部的研究和制备提供了一种可行的途径,其打印精度完全能够满足战斗部设计需求,具有十分可观的应用前景。     

“火炸药爆轰特性专刊”序言

正炸药爆炸是常规弹药战斗部的能量来源,是所有武器装备完成毁伤目标这一根本作战使命的重要元素,因此炸药爆炸及毁伤技术一直是军事装备领域的核心技术。炸药爆炸是炸药化学能极为快速释放并转变为机械功、光/热辐射等的过程,爆热、爆速、爆容、爆压、爆温是五项主要标志量。     

新型熔铸炸药精密爆炸网络的设计与应用

为了满足多模式毁伤弹药智能化和小而精的发展要求,应用新型DNTF基熔铸炸药,制作了精密爆炸网络.结果表明,该爆炸网络可以使单点起爆放大成周向多点同步起爆,且多点起爆的同步误差可控制在100ns以内.在多模战斗部预埋爆炸网络,解决了传爆和隔爆的矛盾,简化了战斗部结构,并可精确控制爆轰波形.     

对炮用炸药及其装药研究和发展的意见

一、从炮用弹药存在问题看炸药及装药研究方向炮兵武器使用炸药的弹种主要有各种地面压制武器的杀爆榴弹、各种反坦克武器破甲弹、高射武器杀爆榴弹、各种导弹(地地战术导弹、反坦克导弹、地空导弹)战斗部等。现分别就这几种弹药所使用的炸药存在问题,及今后发展需要,提出以下意见。 1.压制武器杀爆榴弹用炸药装药:目前炮兵压制武器的杀爆榴弹至今使用的产品,大口径火炮榴弹仍有螺装TNT,追击炮弹还有使用梯萘炸药,弹壁较厚,装药量较少,炸药能量不高,后膛炮榴弹爆炸后破片大,杀伤破片平均重10～22克,有的重量在200～300克,个别     

对炮用炸药及其装药研究和发展的意见

一、从炮用弹药存在问题看炸药及装药研究方向炮兵武器使用炸药的弹种主要有各种地面压制武器的杀爆榴弹、各种反坦克武器破甲弹、高射武器杀爆榴弹、各种导弹(地地战术导弹、反坦克导弹,地空导弹)战斗部等。现分别就这几种弹药所使用的炸药存在问题,及今后发展需要,提出以下意见。1.压制武器杀爆榴弹用炸药装药:目前炮兵压制武器的杀瀑榴弹至今使用的产品,大口径火炮榴弹仍有螺装TNT,迫击炮弹还有使用梯萘炸药,弹壁较厚,装药量较少,炸药能量不高,后膛炮榴弹爆炸后破片大,杀伤破片平均重10～22克,有的重量在200～300克,个别     

增材制造技术在火炸药成型中的研究进展

针对国内外火工品、炸药、发射药、推进剂增材制造技术,按照增材制造的技术特点和应用方向,综述了国内外增材制造技术在火炸药成型中的研究现状。概述了材料喷射成型(Material jetting)、材料挤出成型(Material extruding)、光聚合固化技术(Vat photopolymerization)的成型原理、工艺特点及在火炸药成型中的应用情况,介绍了各类增材制造技术中火炸药的物料特性,并对火炸药增材制造技术发展方向进行了预测。指出火炸药增材制造应按照火炸药的应用背景,对增材制造火炸药配方(即耗材)的能量特性、力学特性、能量释放特性及工艺适配性等进行系统研究,以满足不同应用背景的发展需求。附参考文献97篇。     

低附带毁伤弹药爆炸威力的理论分析与试验研究

为适应现代反恐作战的需求,提出了一种新型低附带毁伤弹药,根据爆炸力学相关理论建立了杀伤元抛撒速度与复合材料外壳、装药三者之间的关系模型.通过静爆试验,利用压力传感器测试出3种不同装药爆炸后的超压曲线.结果表明,从压力曲线来看复合材料外壳装药与纯炸药、发泡塑料外壳装药爆炸产生的冲击波超压曲线不同,正压作用时间长.最后得出,与传统杀爆弹相比低附带毁伤弹的杀伤区域较小,而在较小的杀伤区域内杀伤效应更强.     

军用混合炸药的发展趋势

叙述了军用混合炸药当前的发展趋势以及高能量密度化合物、纳米含能材料等新材料在混合炸药中的应用情况,提出金属化炸药中的金属燃料与环境中的氧反应是提高能量的重要途径,尤其强调了炸药在战斗部和弹药中的应用技术对于提高毁伤威力的重要意义.附参考文献19篇.     

蜡钝感炸药的发展与应用

根据国内外高能炸药的发展和应用状况及炸药发射安全性的研究结果,认为蜡钝感的高能炸药发射安全性优于B炸药,爆速又比B炸药高得多。提出采用新技术发展蜡钝感的高能炸药,用作高性能火炮弹药的装药。     

陶瓷增材制造

陶瓷的脆性和高硬度使得传统陶瓷成型工艺不易制备具有复杂形状和结构的陶瓷制件。本文总结了目前发展较快的激光选区熔融、激光选区烧结、三维打印、立体光固化、自由挤出成型等增材制造工艺在陶瓷领域的研究进展。面向复杂结构和高性能陶瓷制品的定制化快速制造需求,陶瓷增材制造技术展现出极大优势,在传统陶瓷行业、生物医疗等领域得到了应用。但是,陶瓷增材制造仍面临着打印材料及大尺寸、高致密度复杂结构陶瓷零件制造等难题,这些也将是增材制造技术未来发展的重要研究方向。     

增材制造聚合物功能梯度材料研究进展

聚合物功能梯度材料(PGMs)是一种以聚合物为连续相，多种材质相互耦合，组成结构和性能在材料空间方向上进行连续梯度变化的非均质复合材料。传统PGMs制备方法存在原理复杂、难定制、通用性差等问题。本文介绍了增材制造(AM)基于“离散-堆积”的成型原理和优势，综述了适用于PGMs的增材制造技术：熔融沉积成型、直写成型、立体光固化、喷射成型和选择性激光烧结的功能梯度材料成型基本原理、材料特点和性能。虽然在增材制造制备PGMs的过程中存在缺乏设计准则、表征方法和系统研究方法等问题。但是，随着对增材制造新概念材料进行基础科学研究的深入，以及针对特定使役条件和工艺性能的具体应用不断发展，增材制造将成为PGMs制备的一种极佳方法。     

约束方式和强度对HMX基压装含铝炸药慢烤响应特性的影响

为了获取不同约束方式和强度下HMX基压装含铝炸药慢速烤燃响应特性，以典型超音速钻地/侵爆战斗部为背景，设计了装药长径比为5∶1的缩比烤燃弹；开展了无约束和不同约束强度下HMX基压装含铝炸药慢速烤燃实验；获取了无约束条件下HMX基压装含铝炸药的反应过程，以及不同壳体壁厚(4、10、16和20mm)与端盖螺纹长度(10、12和14mm)时装药反应烈度的变化规律。结果表明，慢速烤燃条件下该HMX基压装含铝炸药反应包括生成气体、端面燃烧、火焰熄灭3个阶段；烤燃弹约束强度影响装药烤燃时间和点火温度，进而影响烤燃弹内部反应压力增长，最终导致不同的反应等级；当螺纹长度(L)为14mm时，壳体厚度(δ)由4mm增加至20mm,反应等级由爆燃发展为爆炸而后降低为燃烧；当壳体壁厚(δ)为10mm时，螺纹连接长度(L)由10mm增加至14mm,烤燃弹反应等级由燃烧转变为爆炸；当壳体壁厚(δ)与等效壳体壁厚(δ_e)相当时，烤燃弹约束强度较为均匀，有利于反应压力的不断增长，最终导致烤燃弹发生更为剧烈的爆炸反应。     

熔铸炸药研究现状与发展趋势

熔铸炸药是目前战斗部最主要的装药方式之一,但是现有以TNT为载体的熔铸炸药配方在能量、安全性、装药质量和力学性能等方面存在明显缺陷。本文详细综述了熔铸炸药连续相、高能量密度材料、综合降感技术、流变性研究和装药工艺5个方面国内外的研究现状,特别是归纳了以NTO、DNTF等为代表的新型含能材料的应用情况,提出了熔铸炸药在新型载体物质、高能钝感单质炸药、共晶炸药、功能助剂、高固相含量熔铸体系装药工艺等方面未来的主要发展方向。     

壳体密封性对小尺寸弹药快速烤燃响应规律的影响

选用钝化RDX原料,对不同密封性的装药壳体进行弹药的快速烤燃试验.利用热电偶测得了弹药壳体不同位置的温度变化,并将自行编制的软件应用到试验时间和温度的同步采集中,分析了不同密封条件下弹药的响应规律.结果表明,软件能够精确采集温度随时间变化的曲线;在相同装药条件下,随壳体密封性的增强,壳体破裂程度越大,破片越碎小,炸药发生快速烤燃反应的剧烈程度也越大.     

双元炸药装药空中爆炸的输出特性

选择3种复合炸药制备了双元炸药装药试样,测量了其空中爆炸冲击波超压-时间历程,并与单一炸药装药进行了比较.研究了双元装药结构空中爆炸的输出特性,采用高速摄影仪测定了爆炸火球的特征参数.结果表明,双元炸药装药结构可使两部分装药之间产生能量耦合,从而提高装药的能量输出.采用外层高爆速炸药包裹内层非理想炸药的内外层双元装药结构,不仅能提高空中爆炸的冲击波效应,而且可以增加爆炸火球的持续时间.     

专利文摘

正一种高能压装不敏感传爆药及制备方法(CN107473914A)炸药在意外刺激下引起的次生灾害问题引起世界各国重视,为保障人员及财产安全,国外率先提出发展不敏感弹药技术,而不敏感含能材料(含传爆药、主炸药、推进剂和烟火药)是实现不敏感弹药的核心。传爆药主要作用是起爆主装药,国外典型传爆药代表为PBX9407、PBXN-6、TR系列,但这些传爆药均无法满足不敏感要求。为此,国外主要以不敏感单质含能材料为基础发展新型传爆药,     

基于逆向工程与增材制造的塑料零件修复技术

以某车灯塑料件为载体，基于逆向工程与增材制造技术，解决复杂曲面塑料零件的修复问题，以提高零件的修复效果，为此类零件提供快速、高效、高质量的修复方法。通过三维扫描设备获取破损零部件的点云数据，采用Geomagic DesignX软件处理点云数据，获得破损零部件数字模型，对比分析破损部位的可修复性，分离零件破损部位数模。利用增材制造技术打印破损部位零件，对打印的零件进行虚拟装配检验精度并修复。在不破坏实物模型的前提下，实现了零件快速、高精度检测和分析，完成了对复杂曲面塑料零件的高精度再修复，验证了基于逆向工程和增材制造的产品修复技术的可行性，为复杂零件的修复提供参考。     

壳体约束强度对温压炸药空中爆炸性能的影响

为评估壳体约束强度对温压炸药爆炸性能的影响,对不同壳体约束强度下的固体温压炸药进行野外静爆试验,用AUTODYN软件对该过程进行数值模拟,并与试验结果进行对比。结果表明,相同装药条件下,裸装药爆炸冲击波参数值、冲击波衰减速率和后燃峰压力值大于带壳装药;铝壳体装药爆炸冲击波参数值、冲击波衰减速率和后燃峰压力值较钢壳体装药高;数值模拟得到的冲击波曲线形态、峰值及冲量与试验结果吻合较好,且裸装药爆炸冲击波的后燃峰到达时间较带壳装药早,铝壳体装药爆炸冲击波的后燃峰到达时间较钢壳体早;初始冲击波超压值受壳厚影响较大,壳体的存在使冲击波的传播滞后。     

一类新型含铝炸药——联合效应炸药的研究进展

介绍了联合效应炸药的理论模型、配方发展、能量特性和应用前景,总结了联合效应炸药能量特性的影响因素,分析了联合效应炸药的发展趋势,指出联合效应炸药未来可用于多功能弹药、机载弹药、火箭弹、灵巧弹药和单兵武器等多种武器装药,特别提出了微观结构可以通过影响反应动力学特性来决定炸药的能量输出结构。建议今后加强本征爆轰理论、金属燃料和黏结剂的选择以及微观结构等方面的研究。