PTFE/Al含能反应材料反应热测试及能量输出特性研究

摘要

本文针对 PTFE/Al含能反应材料反应热测试和撞击释能评测过程中存在的问题和不足，设计了一套基于激光引发的反应热测试系统和一套可以同时测量材料高速撞击时在密闭容器内产生的冲击波超压以及在容器外产生的冲击力的撞击释能测试系统，并利用设计的两套系统对 PTFE/Al含能反应材料的反应热测试和能量输出特性进行了研究。主要研究结果如下：
　　针对 PTFE/Al含能反应材料无法用传统基于电阻丝引发的量热仪可靠点火的问题，设计了一个激光引发 PTFE/Al含能反应材料的有效装置，并搭建了一套基于激光引发的含能反应材料反应热测试系统，标定与标准物质实测结果表明该系统的测量结果具有较好的一致性和准确性，可进行量热测试。
　　利用搭建的量应热测试系统，研究了不同配比 PTFE/Al含能反应材料在不同激光条件下的反应热测试结果，针对 PTFE/Al含能反应材料，激光引发反应热测试系统的最佳激光条件为激光功率 P1=18W，激光辐照时间 t=10s。在最佳激光条件下 PTFE/Al含能反应材料反应热测试数据一致性好，准确度高，能够客观地反映出PTFE/Al含能反应材料的反应热。
　　不同组分特性 PTFE/Al含能反应材料的反应热测试研究结果表明，对于偏离标准成分的 PTFE/Al含能反应材料，由于反应产物复杂，不能用计算的方法准确得出其反应热，利用搭建的反应热测试系统，可以客观测量其反应热。
　　为了扩充搭建的反应热测试系统的应用领域，还利用该系统研究了 PTFE/Al含能反应材料在富氧环境下的燃烧热以及Fe2O3/Al、N i/Al等其它类含能材料的反应热。结果表明，利用该系统还可以准确测量出PTFE/Al材料的燃烧热和Fe2O3/Al材料的反应热。
　　针对评测小剂量 PTFE/Al含能反应材料能量输出特性的需要，建立了一种通过同时测量密闭靶标容器内部压力和容器外部冲击力来评测 PTFE/Al含能反应材料能量输出特性的测试系统，利用该系统可同时获得含能反应材料高速撞击时的超压—时间曲线和冲击力—时间曲线。研究结果表明，撞击速度对含能反应材料的能量输出特性有显著影响，速度越高，能量释放率越大。在910m·s-1的撞击速度下，PTFE/Al含能反应材料撞击释放出的能量约为其反应热的72％或燃烧热的43%。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 PTFE/Al含能反应材料概述

1.2 PTFE/Al含能反应材料的能量特性

1.3 主要研究目标和研究内容

第二章 基于激光引发的反应热测试系统设计与实现

2.1 反应热测试系统设计基础

2.2 反应热测试系统设计与实现

2.3 反应热测试系统调试

2.4 本章小结

第三章 PTFE/Al含能反应材料的反应热测试研究

3.1 实验方法

3 .2 激光特性对PTFE/Al含能反应材料反应热测试的影响研究

3 .3 不同组分PTF E/Al含能反应材料的反应热测试研究

3.4 PTFE/Al含能反应材料的燃烧热测试研究

3.5 反应热测试系统在其它含能反应材料中的反应热测试研究

3.6 本章小结

第四章 PTFE/Al含能反应材料能量输出特性研究

4.1 撞击释能测试系统设计理论基础

4.2 撞击释能测试系统构成

4.3 实验过程

4.4 测试结果分析

4.5 本章小结

第五章 结论

致谢

参考文献

作者在学期间取得的学术成果