AlFe_2O_3-RDX纳米复合物的反应特性研究.pdf

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1、Al/Fe2O3-RDX纳米复合物的反应特性研究罗庆平2015年4月中图分类号：UDC分类号：Al/Fe2O3-RDX纳米复合物的反应特性研究作者姓名罗庆平学院名称机电学院指导教师龙新平研究员聂福德研究员答辩委员会主席**教授申请学位工学博士学科专业兵器科学与技术学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年6月StudyontheReactionPropertiesofAl/Fe2O3-RDXNanocompositesCandidateName：LuoQingpingSchoolorDepartment:Schoolo

2、fMechatronicalEngineeringFacultyMentor:Prof.LongXinpingProf.NieFudeChair,ThesisCommittee：Prof.***DegreeApplied:DoctorofPhilosophyMajor：ArmamentScienceandTechnologyDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：June,2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研

3、究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学博士学位论文摘要本文成功设计并制备了一类新型的潜在绿色起爆药：Al/Fe2O3-RDX纳米复合物，在对其反应特性有重要影响的基本组分（纳米Fe2O3、Al/Fe2O3）性能研究的基础上，研究了该纳米复合物在起爆药领域应用的相

4、关反应特性，并对其在桥丝雷管中的应用性能进行了评价。论文的主要研究内容如下：(1)基于sol-gel原理，结合超临界技术制备了高比表面积的纳米Fe2O3；研究了sol-gel制备工艺、超临界工艺参数对纳米Fe2O3凝胶结构和性能的影响，并分析了sol-gel反应机理；通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、比表面积及孔分析等表征方法研究了煅烧温度对纳米Fe2O3的晶型、形貌、孔结构等性能的影响；获得了不同比表面积和孔结构的纳米Fe2O3粉体。(2)采用超声复合技术，并调节纳米Al、纳米Fe2O3和

5、超细RDX的化学计量比，获得了不同组成的Al/Fe2O3纳米铝热剂和Al/Fe2O3-RDX纳米复合物。采用高速相机法，在弱约束条件下研究了Al/Fe2O3纳米铝热剂在石英玻璃管中的燃烧反应行为，得到了燃烧速率与管径、装药密度、纳米铝热剂中Al:Fe2O3平衡比、Fe2O3比表面积之间的关系，并对Al/Fe2O3纳米铝热剂在弱约束条件下的燃烧反应传播机理进行了分析，获得了具有高燃速的Al/Fe2O3纳米铝热剂。(3)基于热反应动力学原理，通过差示扫描量热法（DSC）研究了不同升温速率下Al/Fe2O3纳米铝热剂和Al/Fe

6、2O3-RDX纳米复合物的热性能，得到了Al/Fe2O3-RDX纳米复合物的热反应动力学（Kissinger）方程。在此基础上，提出了Al/Fe2O3-RDX纳米复合物的热催化反应机理，为Al/Fe2O3-RDX纳米复合物的快速燃烧转爆轰在理论上奠定了基础。(4)基于猛炸药燃烧转爆轰理论，采用高速相机法研究Al/Fe2O3-RDX纳米复合物在石英玻璃管(或有机玻璃管)中的燃烧及燃烧转爆轰性能，探讨了管材、管径及组分对点火条件、燃烧、燃烧转爆轰过程的影响。建立了纳米复合物燃烧转爆轰过程的物理模型，分析了其燃烧转爆轰机理，获得

7、了具有快速燃烧转爆轰性能的Al/Fe2O3-RDX纳米复合物。(5)通过DSC研究了Al/Fe2O3-RDX纳米复合物的热稳定性能，测试了其机械感度、静电感度、火焰感度及桥丝感度，探讨了其感度与组分（Fe2O3、RDX）粒度、I北京理工大学博士学位论文组分含量之间的变化规律，获得了具有不同感度和爆轰威力的Al/Fe2O3-RDX纳米复合物，并得到了其在起爆药应用领域的感度性能。(6)对装填于电爆管中的Al/Fe2O3-RDX纳米复合物的性能进行了评价，得到了纳米复合物的发火性能及对电爆管的毁伤效果；通过密闭爆发器研究了纳米

8、复合物的定容燃烧性能，探讨了复合物的组成、分散溶剂、Fe2O3比表面积、装填压力对定容燃烧时的点火延迟时间、前沿时间、燃烧最大压力的影响，提出了定容燃烧最大压力与复合物中RDX含量的函数关系式，并对相关影响因素进行了分析，获得了其在桥丝雷管中的装药性能。关键词：纳米Fe2O3；纳米铝热剂；Al/Fe2O