金属氟聚物反应材料性能的研究

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1、中北大学学位论文金属/氟聚物反应材料性能的研究摘要反应金属材料（reactivemetalmaterials）又称含能金属材料（energeticmetalmeterials）是一种新型的含能材料，具有高热值，高度钝感以及独特的冲击引发的特性，其反应活性远远高于普通混合物，由于Al/PTFE和Mg/PTFE材料组分间的高热效应（最大能量分别为2071、2280kcal/kg），这使得这种材料更加受关注。本文主要研究了金属与聚四氟乙烯材料的反应平衡组成和反应机理，在金属氟聚物反应材料基本要求性能的基础上，理

2、论上计算了反应材料的爆轰参数。实验分析了金属氟聚物反应材料Al/PTFE不同组分，不同密度的爆轰性能，实验与模拟相结合的方法计算了Al/PTFE反应材料爆轰产物状态方程JWL参数，探索了这种含能破片的毁伤性。在理论上研究Al，Mg与聚四氟乙烯材料的反应的基础上，采用最小自由能法编制C语言程序计算了其反应平衡组成，进一步研究了这种材料的反应原理，作为可燃剂的PTFE先分解，其反应产物和金属进一步反应，得到其最主要反应产物AlF3和C等物质。本文理论计算了Al/PTFE材料不同组分(Al含量15%~45%），

3、不同密度的爆轰参数，结果表明比例越接近26.5/73.5时，爆速越大；密度为0.4~1g/cm3中,爆速范围700m/s~1280m/s，爆速随密度增大而减小；密度为1.5g/cm3时，达不到稳定爆轰，密度为2g/cm3不能发生爆炸，更加说明该材料的混合型反应机理。本文利用有限元程序AUTODYN对Al/PTFE反应材料的圆筒试验进行了数值模拟计算，得到了这种材料爆炸时圆筒壁面的膨胀过程，对比实验测试结果，确定了Al/PTFE反应材料爆轰产物JWL状态方程的参数。本文研究了Al/PTFE反应破片的制备工艺

4、，通过对升温速率、烧结温度、保温时间的分析，得到最佳工艺：升温速率80℃/h、烧结温度365℃、保温时间0.5h。利用有限元分析软件LS-DYNA模拟了反应破片和惰性破片对钢靶板的毁伤性试验，结果表明反应性破片的毁伤效果优于普通惰性破片。关键词：金属氟聚物，反应机理，爆轰性能，JWL状态方程，毁伤性中北大学学位论文ResearchonDetonationPropertiesofMetal-FluorideReactiveMaterialsAbstractsReactivemetalmaterialswhi

5、chisalsocalledenergeticmetalmaterials,isanewtypeofenergeticmaterials,withthecharacteristicsofhighlyinsensitiveanduniqueshockinitiation,itsreactionactivityismuchhigherthanthatofordinarymixture.TheAl-TeflonandMg-Teflonhaveattractedmuchofspecialinterestdueto

6、ahighheateffectofthereactionbetweenmixturecomponents(maximumenergyeffect2071and2280kcal/kgrespectively).Inthispaper,thereactionmechanismofMg-PTFEandAl-PTFEweremainlystudied.Thedetonationparametersofthereactivematerialsontheorywerecalculatedbasedonthebasic

7、ofmetalfluoridepolymerreactivematerials.ThedetonationpropertiesofAl/PTFEindifferentcomponentsanddifferentdensitywerealsoanalyzed.TheParametersofJWLequationofstateforAl/PTFEreactivematerialswereobtainedandthedamagingeffectofenergeticfragmentandinertfragmen

8、tswereexplored.BasedonthetheoryresearchofAl-PTFEandMg-PTFEreactivematerials,theC-programonthebasisofminimumfreeenergymethodcompositionwasprogrammedtocalculatethereactiveequilibrium.Thereactionprincipleofthiskindofma