多功能含能结构材料冲击压缩特性与其反应行为-研究

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1、目录硕士论文4．1引言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯324。2多功能含能结构材料冲击诱发化学反应热化学模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯324．2．1多功能含能结构材料化学反应效率计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．324．2．2未完全反应MESMs冲击压缩Hugoniot关系计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．334．3多功能含能结构材料冲击诱发化学反应计算结果及其分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯344．4本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯385典型MESMs冲击释能特性实验研究⋯⋯⋯

2、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯405．1典型MESMs试件制备⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．405．2准密闭反应装置设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．415．3典型MESMs冲击诱发化学反应实验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．435．3．1实验系统组成及其布局⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一435．3．2实验结果及其分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一455．3典型MESMs冲击释能效率计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．505．4本章小结⋯⋯⋯⋯⋯

3、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯536结束语⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯546．1研究工作总结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．546．2有待进一步研究的问题⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯55致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。56参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯57p忖录⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．62

4、VI硕士论文多功能含能结构材料冲击压缩特性及其反应行为研究1绪论1．1引言多功能含能结构材料(MultifunctionalEnergyStructuralMaterials，MESMs)又称反应金属材料、含能金属材料，是指将一种或多种金属材料按一定的工艺方法组合形成的具有强度特性和反应特性的双功能结构材料。MESMs最早由HughE【1】在专利中以反应破片(ReactiveFragment)的形式提出，这种破片在高速侵彻和碰撞目标时会发生化学反应，释放大量的化学能并产生强烈的类爆轰现象。与传统破片相比，

5、MESMs不但具有动能毁伤，还具有引燃、引爆类化学毁伤效应，其可在较低冲击速度下穿透目标防护结构对目标造成动能和化学能双重毁伤效应。典型MESMs包括金属间化合物、金属／聚合物混合物、铝热剂和复合材料等。由于MESMs在一定加载条件下可发生化学反应生成新的产物并释放出大量的能量，一方面其放热效应可用于提高毁伤元对目标的综合毁伤效应(反应式金属破片、反应式金属药型罩)；另一方面也可用于提高材料的综合防护性能(冲击反应增韧防护材料)L2J。正是由于MESMs在高效毁伤和防护方面均具有较高的应用价值，因而得到了

6、国内外学者的广泛关注。然而目前MESMs推广应用的最大障碍是如何确保MESMs在具有一定侵彻能力同时适时释放能量，由于MESMs化学反应特性与冲击过程密切相关，所以MESMs应用的核心瓶颈技术是MESMs在冲击载荷作用下的力学特性及反应释能机理，即其应用的基础理论未能解决。该问题的理论基础是新概念MESMs取得工程应用的关键技术，也是极端条件下金属功能材料的前沿课题。一旦取得突破性进展，可有力促进我国新概念高效毁伤与防护技术的进步，实现跨越式发展。本课题以MESMs应用为目标，旨在对MESMs冲击压缩特性

7、及其冲击诱发化学反应行为进行理论分析，内容主要包括冲击载荷作用下MESMs的冲击压缩特性、冲击温升以及基于冲击温升的化学反应行为理论计算。基于一维冲击波理论，结合冲击动力学和化学反应动力学模型，发展一个综合考虑MESMs配方、密实度以及冲击速度的MESMs冲击释能效率热化学计算模型。本文的研究工作可为MESMs设计提供理论依据和数据支撑，同时也可为我国高效毁伤技术以及防护工程相关问题的研究人员提供参考依据。1．2国内外研究现状及发展趋势目前国外学者在MESMs材料制备、性能研究以及应用上进行了较为深入的研

8、究。其研究工作主要可分为三类：第一类是MESMs材料制备方法研究【3】．【7】；第二类MESMs作用过程的实验研究‘8H261，主要包括MESMs在冲击载荷作用下的释能特性(撞击释能阈1绪论硕士论文值条件、化学反应特性和反应效率等)、力学脾12L厶匕I化及撞击释能过程的宏观实验研究等；第三类是MESMs冲击诱发化学反应过程的理论分析‘27】．[471，主要围绕MESMs冲击响应物态方程和冲击诱发化学反应等基础问题开展研究工作。