用于冲击片雷管的Al/CuO反应含能桥膜研究

摘要

本文主要研究了Al/CuO复合膜材料的使用对传统冲击片雷管中爆炸箔性能的影响。采用射频磁控溅射工艺,制备了Al/CuO复合膜材料,利用XRD、FESEM、SPM及DSC等分析方法对材料性能进行了表征;采用标准光刻工艺,制备了五种不同种类的复合桥箔,并利用自制起爆回路,对桥箔的电爆性能进行了测试;最后,利用聚偏氟乙烯(PVDF)薄膜的压电效应,测定了五种桥箔驱动飞片的平均速度。主要研究结果如下:
　　 (1)XRD结果显示,所制备Al/CuO复合膜材料纯度很高,未检测到Al2O3及CuxO峰。FESEM观测表明,复合膜材料表面颗粒较均匀,颗粒度为20nm-50nm,复合膜层间结构分明,成膜质量良好。SPM3D粗糙度分析显示,复合膜表面的平均粗糙度仅为0.44nm,均方根粗糙度仅为0.55nm。热分析结果表明,在Al/CuO调制比1:2时,反应放热量2024kJ/g,两个放热峰的活化能分别为256.8 kJ/mol,339.2 kJ/mol。
　　 (2)电爆伏安曲线表明,A类Cu桥膜、B类Cu/Al/CuO复合桥膜的匹配电容器充电电压在400V-600V之间,C类Cu桥膜、D类Cu/Al/CuO复合桥膜在600V-800V之间。高速摄影显示,添加有Al/CuO的复合桥膜,电爆过程都伴有激烈的燃烧现象。原子发射光谱双谱线法测温表明,充电电压600V时,C类桥膜、D类桥膜以及E类Al/CuO复合桥膜的电爆电子激发温度分别为4500K-6000K、6000K-7500K及9000K-10000K。
　　 (3)利用PVDF薄膜压电效应原理搭建测速系统,其测量相对不确定度仅为±2％。速度测量结果显示,添加Al/CuO复合膜后的Cu爆炸箔,其驱动飞片所达到的平均速度较之单纯Cu爆炸箔并无明显提升,且单纯使用Al/CuO作为爆炸箔并不可取。