X射线光电子能谱在HTPB推进剂老化机理研究中的应用

采用X射线光电子能谱（XPS）法研究了HTPB推进剂在80℃热空气烘箱内分别老化0周、13周和24周的元素组成、化学价态及含量变化。通过拟合C,O,N,Cl等元素的XPS谱图,推测该推进剂在常温（25℃）贮存老化初期应是氧化交联,后期则出现降解断链,并认为NH4ClO4缓慢分解,攻击C C不饱和双键,使得C C双键含量降低是HTPB推进剂老化失效的主要原因。Al粉被包裹在推进剂粘合剂内部,XPS法未能检出Al粉。由于Al粉比较稳定,不参与推进剂老化过程,故XPS仍可用于HTPB推进剂老化机理研究。     

复合固体推进剂定应变‒温度循环加速试验方法研究

目的 建立复合固体定应变–温度循环加速试验方法。方法 采用MSC.PATRAN有限元分析软件,仿真计算某型贴壁浇铸固体火箭发动机从零应力温度(68 ℃)固化降温至常温(20 ℃)的极值点von Mises应变最大值,利用自制应变加载装置对复合固体推进剂施加定应变。分析固体火箭发动机长期库房贮存的温度变化规律,在兼顾模拟性和加速性的基础上,设计并开展复合固体推进剂在4组不同应力水平下的温度循环加速试验。选用合适的性能退化模型和加速寿命模型,评估复合固体推进剂的可靠库房贮存寿命。结果 某型固体火箭发动机从零应力温度固化降温至常温的极值点von Mises应变最大值为9.4%,复合固体推进剂4组温度循环加速试验的最高试验温度分别为75、75、60、60 ℃,温差分别为5、10、15 ℃,单个循环时长均为24 h。复合固体推进剂在4组温度循环加速试验条件下的老化性能参数均为最大抗拉强度保留率,且在置信度为0.9时,其退化规律均符合指数型性能老化数学模型。结合失效临界值,计算出置信度0.9时的最低加速寿命分别为59、100、203、342 d。基于修正Coffin-Manson模型,利用多元回归分析方法,计算得到复合固体推进剂在长期库房贮存环境(最高温度298 K,年平均温差15 K)下,置信度0.9时的最低贮存寿命为20 a。结论 在兼顾模拟性和加速性的基础上,建立了复合固体推进剂定应变?温度循环加速试验方法,并利用指数型性能退化模型和修正Coffin-Manson加速寿命模型,快速获得复合固体推进剂的最低库房贮存寿命,为下一步开展固体火箭发动机装药贮存寿命预估奠定基础。     

温度循环-应变作用下聚醚推进剂老化机理研究

目的 掌握聚醚推进剂在温度循环与应变耦合作用下的老化机理.方法 开展65～75℃温度循环和3％预应变耦合作用下的老化试验,针对不同老化时间的聚醚推进剂,分析抗拉强度、伸长率等力学性能的变化规律,以及表面微观损伤、分子官能团、反应热等微观损伤演变情况,综合推断聚醚推进剂宏观-微观关联老化机理.结果 随着老化时间延长,最大抗拉强度波动下降,最大伸长率先增大、后减小;高氯酸铵和聚醚粘合剂的分解峰温均向低温方向移动,位于1410 cm?1的高氯酸铵吸收峰增强,而位于1565、1725 cm?1的聚醚粘合剂中氨基甲酸酯、酰胺基团吸收峰下降;嵌在聚醚粘合剂内部的高氯酸铵逐渐暴露,且部分高氯酸铵颗粒与周围界面明显分离,并出现小孔洞.结论 在长期温度循环和预应变作用下,聚醚推进剂分子主链中酰胺基团的C—N键由于分子间结合力较弱而分解断链,破坏了分子主链网状交联结构,使得分散其中的AP粒子逐渐露出表面,并呈现部分断裂损伤特征,引起抗拉强度下降.     

氢含量分析在军民品质量控制中的应用

冶炼、表面处理、电镀等过程都有可能使氢气进入金属内部,氢含量偏高时会使产品氢脆,影响产品质量和使用安全.近年来军品、民品产生裂纹或断裂的质量事故时有发生.介绍了氢含量分析在军民品质量控制中的应用实例.     

环境温度对复合固体推进剂贮存老化微观损伤作用机制研究

目的研究复合固体推进剂在环境温度作用下的微观损伤机制。方法开展复合固体推进剂实验室高温加速老化试验,分析不同损伤程度下的化学官能团和损耗因子的变化规律,综合推断环境温度作用下的微观损伤机制。结果复合固体推进剂在环境温度作用下,氧化剂AP一直不断地分解释放出活性成分,攻击HTPB粘合剂主链,使粘合剂主链初期主要发生交联反应,生成多种氧化产物如过氧化物、醛基、酯基。在老化后期,粘合剂主链开始断链,断链位置应该为R—CO—NH或C=C处,使得R—CO—NH、C=C含量随着老化时间的增加而逐渐降低。结论在环境温度的作用下,复合固体推进剂同时发生氧化交联和分解断链两种反应,但老化初期氧化交联占主导,老化后期主要发生分解断链。     

环境扫描电镜在火炸药微观形态分析中的应用

阐述了采用环境扫描电镜（ESEM）直接分析非导电样品的结构特点,分析了ESEM在火炸药组成的微粒形态、分布与粒径、成分与杂质分析等微观形态分析中的作用和用途,并用ESEM分析了奥克托今晶粒的形态和尺寸,HTPB推进剂的表面、拉伸断口微观形态和微区成分。     

丁羟推进剂贮存老化的动态力学性能

采用动态热分析(DMA)方法研究了某丁羟推进剂贮存老化的动态力学性能,借助时间一温度叠加原理,获得时间位移与频率对数的关系曲线及WLF方程的常数,并计算得到固体火箭发动机点火瞬间的推进剂药柱的临界温度tc,并用tc数据预估了发动机点火瞬间推进剂药柱不会由高弹态向玻璃态转变,不会发生断裂与结构完整性破坏.     

HTPB类推进剂热安定性的共性规律研究

为了了解不同配方的HTPB推进剂是否具有热安定性的共性规律,采用热减量法,通过不同温度的热老化试验,研究了4种不同配方的HTPB推进剂的热安定性的变化规律,得出了不同配方的HTPB推进剂具有相似的特征分解规律和热安定性规律的结论.该结论对预估HTPB推进剂的库房贮存性能具有重要的参考价值.     

基于等转化率原理的固体推进剂贮存寿命评估

目的快速、准确地评估固体推进剂贮存寿命。方法在4个不同升温速率下获得固体推进剂的热流信号,根据等转化率原理,利用AKTS热反应动力学软件获得相应的动力学参数及动力学模型,同时开展60℃热老化试验,选用适当的数学模型评价固体推进剂贮存寿命。结果固体推进剂在25℃的贮存寿命为16年。结论利用等转化率原理可准确获得固体推进剂反应速率常数,再利用单个温度点加速老化试验能快速得到固体推进剂的贮存寿命。     

某枪用工程塑料环境适应性改进试验研究

采用实验室环境试验的方法,对5种枪械上、下护手用工程塑料和4种枪械弹匣用工程塑料,开展了耐磨性、耐候性、长贮性及抗霉性试验,筛选了综合性能最优的2种材料,经典型自然环境试验站的自然环境试验验证,认为改进工艺的工程塑料环境适应性明显优于原工艺,耐环境变色能力提高1～2级。