不同因素耦合对密封橡胶老化特性的影响

目的 研究某密封橡胶材料在工况环境下的老化规律和特性,开展静载荷/温度/介质等多因素耦合的加速老化试验。方法 设计3种老化条件(90 ℃热空气、90 ℃热空气压缩、90 ℃热油压缩)模拟实际服役环境开展实验室加速研究。通过质量、硬度、压缩永久形变率等橡胶老化前后宏观性能变化,结合其化学结构和微观形貌变化进行老化特性研究。结果 热油压缩老化条件下,橡胶质量随时间变大,硬度变小,压缩永久形变变大,热稳定性变差,化学结构变化较小;热空气压缩条件下,压缩永久形变变大,其他物化性能变化较小;热空气条件下,硬度变大,烷基含量减少,其他变化较小。扫描电镜结果显示,2种压缩条件下,橡胶表面都出现颗粒状物质和条状纹理。以上结果说明,油在隔绝外界氧气的同时,会渗透到橡胶内部,引起软化,热空气介质加速橡胶热氧老化和材质硬化,压缩条件在抑制热氧老化同时,可加速应力松弛等物理老化作用的发生。结论 密封橡胶在不同服役环境下发生的主要老化反应并不一致,在热空气下,橡胶性能退化与热氧老化等化学老化作用有关,而在油介质和压缩状态下,橡胶性能劣化与物理老化作用更相关。     

贮存老化对某弹药射程的影响研究

目的 研究长期贮存老化对某弹药射程的影响,确定其有效增程射角范围。方法 对130 mm某弹药在不同贮存老化时间下的射程进行数值仿真分析,揭示其射程和有效增程射角范围随贮存时间的变化规律。结合射程与贮存老化时间和射角之间的函数关系,提出以剩余推力比为表征参数的射程变化模型。结果 在相同贮存老化时间下,随着射角的增大,该弹药的射程呈现出先增大、后减小的趋势。相同射角下,射程随贮存老化时间呈线性下降趋势,有效增程射角范围逐渐减小。使用三次多项式拟合有效增程比与射角之间的函数关系,拟合方程的相关系数超过了0.997 0。该弹药射程变化模型的拟合结果与仿真计算结果的相关系数大于0.998 5,表明其可以准确描述该弹药的射程变化规律。结论 贮存老化会显著影响某弹药的射程和有效增程射角范围,在实际贮存和使用过程中,不能忽略其贮存老化因素。     

不同温湿度条件下微米硼的氧化过程研究

目的 探究不同温湿度条件下微米硼的氧化层结构特征。方法 利用高温水浴浸泡处理去除原料微米硼的表面氧化层,然后在恒温恒湿条件下对微米硼进行加速氧化,利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜和X射线光电子能谱对加速氧化后硼颗粒的氧化层厚度及组成进行分析,总结表面氧化层结构及成分组成变化规律,揭示温湿度条件下微米硼的氧化机制。结果 微米硼经高温水浴浸泡处理后,表面氧化层去除率达到50%。随着加速氧化时间的延长,硼颗粒氧化层的厚度逐渐增大,由内向外硼颗粒表面可以用B-BxOy-B2O3三层结构来表示,BxOy总是伴随着B2O3同时出现的,且随着氧化反应的进行,颗粒表面BxOy的含量将超过B的含量。结论 不同温湿度条件下微米硼的氧化机制为O2向B颗粒内部单向扩散的反应机制,B先与O2反应,形成低氧化物BxOy,BxOy进而与O2反应生成B2O3。随着氧化层厚度的增加,O2向B颗粒内部扩散的阻力增大,氧化反应速率随之降低。相比湿度的影响,温度的升高可显著加快硼表面氧化层的形成;温度一定时,湿度的增加可促进硼氧化层的形成。     

HAN基ECSP凝胶模型的构建与分子动力学模拟

目的 从微观分子的角度对硝酸羟胺(HAN)基电控固体推进剂(Electrically Controlled Solid Propellants,ECSP)的性能参数进行模拟与计算。方法 利用分子表面静电势(ESP)对HAN分子2种可能的构型进行优化和稳定性分析。通过真空非周期性分子动力学模拟得到聚乙烯醇(PVA)分子稳定构型,并以HAN基ECSP的主要成分按一定比例构建凝胶模型。基于RESP(Restrained Electrostatic Potential)电荷生成更准确的凝胶模型拓扑文件,并进行凝胶模型的分子动力学模拟、模型稳定分析以及模型参数计算。结果 凝胶模型总能量相对平均值的周期性波动不超过7%。由于三维PVA链的包裹,H2O分子的扩散系数被大幅削弱。氢键分析和径向分布函数表明氢键键长主要分布在0.282 6 nm附近,PVA与H2O间的氢键较少,H2O与HAN、H2O与H2O之间的氢键较多。模型密度为1.405 g/cm³,与实验值吻合度高。在283、293、303 K下,HAN基ECSP凝胶模型的拉伸模量依次降低,剪切模量先增后减。在15 K/600 ps冷却速率下,HAN基ECSP凝胶模型的拉伸模量和剪切模量均增大。结论 ECSP制备结束后,冷却过程中的环境温度不宜过高,否则容易造成ECSP力学性能的快速下降,快速冷却可以提高ECSP的力学性能。     

不同离子注入工艺对45CrMoVE结构钢性能影响研究

目的 通过分析不同元素离子注入对结构钢耐腐蚀能力及力学性能的影响,筛选出最佳注入元素,以改善45CrMoVE结构钢的表面组成,提高其耐腐蚀性能。方法 基于前期研究工艺,开展Mo、Co、Ta、Ti等离子注入技术研究。将注入离子后的结构钢试样放入NaCl溶液中,分析不同元素离子注入对结构钢腐蚀电位的影响,结合盐雾腐蚀试验,研究不同离子注入对结构钢耐腐蚀性能的影响,同时结合X射线衍射技术和力学性能测试,对结构钢试样表面层的物相进行分析,研究离子注入对结构钢力学性能的影响。结果 氯化钠溶液在注入Mo离子后的自然腐蚀电位最高、最正,当基体材料中注入的Mo剂量为3×10¹⁷atoms/cm²时,腐蚀电位接近0.5 V,腐蚀电流最小。注入Mo离子后,试片的耐盐雾腐蚀性能最好。Mo离子与结构钢中的C原子相结合,在结构钢表面层形成较多的MoC和Mo2C等碳化物,提高了结构钢的耐腐蚀性能。离子注入层厚度尺寸小,注入离子后基本不改变基体材料的表面形貌和宏观力学性能。结论 离子注入能够有效改善结构钢的耐腐蚀性能,对于45CrMoVE结构钢试样,当注入3×10¹⁷atoms/cm²剂量的Mo离子、注入能量为130 keV时,离子注入对45CrMoVE结构钢耐腐蚀能力的改善效果最佳。     

新形势下航天装备环境试验技术的未来发展趋势

从航天装备面临的实战化考核、数字化建设和低成本控制等新形势与新要求出发,梳理了环境试验技术在航天装备试验鉴定中存在的实战化考核能力不足、全寿命周期环境效应考核不充分等技术难题,结合航天装备环境试验的国内外发展现状,系统分析了航天装备环境试验技术的未来发展趋势,试验环境综合化、试验设计一体化、试验手段数字化在提升航天装备环境试验水平、缩短装备试验周期、降低试验成本方面具有显著优势,也是航天装备环境试验未来发展的重要方向。     

脉冲电流对电化学除氯的影响

目的 探究不同电流密度下,直流和脉冲2种电流模式对钢筋混凝土电化学除氯的影响,降低钢筋渗氢量,减小通电后阴极产生的氢气使钢筋发生氢脆的风险,提高除氯效率,改善电化学除氯效率的均匀性。方法 通过在电流密度为2、3、4 A/m²的条件下,对混凝土进行直流和脉冲电流电化学修复,测定处理后的钢筋的释氢电流,计算释氢总电量,来表示钢筋渗氢量,对比处理后强电流区和弱电流区混凝土的氯离子含量,分析2种方式除氯效率的均匀性,同时用扫描电子显微镜观察电化学除氯前后混凝土的微观结构。结果 计算得到不同通电电流密度下钢筋的释氢总电量和除氯效率,脉冲电流的释氢总电量比直流电流低约20%,而除氯效率提高了约10%。结论 增加电流密度可以提高除氯效率,但是会增加钢筋发生氢脆的风险。相较于直流电流,脉冲电流电化学修复可以降低钢筋渗氢量,显著提高弱电流区的除氯效率,从而改善除氯效率的均匀性。     

71 ℃试验法寿命外推结果的影响因素分析

目的 研究71 ℃试验法用于火工品贮存寿命外推结果的准确性。方法 采用对比分析的方法,对美军标和国军标中71 ℃试验法的寿命影响因素进行分析。结果 加速模型、试验条件和外推温度取值对火工品的寿命外推结果均有影响。结论 71 ℃试验法评估结果的准确性取决于使用场景是否正确,试验条件设置是否合理,贮存环境温度取值是否准确,并提出了71 ℃试验法的使用建议。     

装备环境适应性研究进展及展望

首先分析了装备环境适应性的基本概念及其与装备环境工程的关系,论述了装备环境适应性研究工作内涵。其次,综述了装备环境适应性研究“六化”特征:自然环境试验站网建设全球化、装备环境适应性试验考核实战化、表征评估精细化、设计迭代化、资源积累数据化、综合管理体系化等,讨论了各方向的国内外发展现状以及研究重点、难点、不足,梳理了装备环境适应性在环境试验、环境分析等方面相关标准及其发展特点,并指出现有标准的局限性。最后,根据现阶段国家关于装备环境适应性的工作定位,展望了装备环境适应性研究领域重要发展方向。     

甲基紫试验中改性双基推进剂的热分解机制研究

目的 研究甲基紫试验中含Al改性双基推进剂以及含RDX改性双基推进剂2种典型改性双基推进剂的热分解机理。方法 将这2种典型改性双基推进剂与普通双基推进剂进行对比试验,采用TG-DSC-FTIR-MS联用技术,通过对分解温度、放热量、分解产物等特征参数进行分析,明确3种推进剂的非等温热分解行为。采用微热量热法,在与甲基紫试验相同温度下对3种推进剂进行等温热分解行为研究。结果 含Al改性双基推进剂在程序升温条件下的热质量损失和热分解行为与普通双基推进剂的基本一致。含RDX改性双基推进剂中的NG较其他2种推进剂更易挥发,相应分解反应初期NG分解释放的NO2较少,且在整个热分解反应历程中分2个阶段,含硝酸酯基团的NC/NG体系先分解,再引起硝铵炸药RDX的热分解。在等温条件下,3种推进剂在40 min对应的反应深度均不超过0.4%,5 h对应的反应深度均不超过3%。但在分解反应初期,含Al改性双基推进剂分解反应的速率更快。结论 对比不同推进剂甲基紫安定性试验结果,并不是甲基紫试纸完全变色时间越长的热安定越好,说明甲基紫安定性试验方法存在一定的局限性。采用分解反应深度作为量气和量热方法转换的纽带,有望采用微热量热作为甲基紫试验的替代技术实现安定性的定量评价。     

HMX与低熔点含能材料混合物的热安定性研究

目的 研究环四亚甲基四硝胺(HMX)与2,4,6-三硝基甲苯(TNT)、2,4-二硝基苯甲醚(DNAN)、3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)3种低熔点、高挥发性含能材料混合后的热安定性及相关性质.方法 将HMX与3种低熔点含能材料按照质量比1:1进行混合,采用动态测压热分析法(DPTA)、差示扫描量热法(DSC)...     

基于加速老化和自然贮存数据的氟硅橡胶制品贮存寿命预估

目的准确评价氟硅橡胶制品的贮存寿命。方法利用G402氟硅橡胶制品自然贮存数据对加速老化试验数据进行检验。结果确认加速老化试验方法可行,数据可信,并根据加速老化试验中的模拟试验确定了贮存失效临界值。结论推测出G402氟硅橡胶制品的贮存寿命可以达到15年。     

橡胶及制品自然贮存老化行为研究进展

针对橡胶及制品自然贮存老化行为的研究现状,从宏观性能、微观结构、自然贮存试验方法等方面进行综述。其中,宏观性能主要包括力学性能和其他宏观性能两个方面;微观结构方面主要包括FTIR技术、热分析技术、SEM及XPS技术等三个方面;自然贮存试验方法方面主要是部分橡胶及制品的相关自然贮存试验规范及标准。橡胶及制品自然贮存老化行为研究应加强自然贮存试验,综合运用分析手段掌握橡胶及制品的真实老化行为,从而改善橡胶性能,延长其使用寿命。     

HTPB推进剂自然环境加速老化试验方法研究

目的建立一种HTPB推进剂自然环境加速老化试验方法。方法研发一套户外热循环自然环境加速试验装置,可以模拟和强化太阳辐射对HTPB推进剂的热效应和昼夜温差冲击效应,并保持环境温度日夜温差循环、季节温差循环的特点。利用该装置,在海南万宁试验站户外暴露场开展HTPB推进剂自然环境加速老化试验及其验证试验,设定试验最高温度不超过70℃,并同期开展HTPB推进剂库房贮存试验。从模拟性、加速性、重现性评价自然环境加速老化试验方法的可信度。结果随着老化时间的延长,最大拉伸强度保留率波动下降,可作为HTPB推进剂敏感力学参数。与该推进剂在库房贮存不同时间的最大拉伸强度保留率相比,在置信度为99%,两种试验方法的Spearman秩相关系数为0.93时,自然环境加速老化试验方法对于库房贮存试验方法的加速倍率为5倍,自然环境加速老化试验重现性良好。结论建立了一种适用于HTPB推进剂的简单易行、模拟性强、加速倍率高的自然环境加速老化试验方法,能再现HTPB推进剂在实际库房贮存的力学性能变化规律。     

汽车保险杠用聚丙烯材料的老化研究

研究了汽车保险杠用聚丙烯材料在海南、广州两地自然暴露与氙灯人工光老化试验时的老化规律,初步探讨了自然暴露试验与氙灯人工光老化试验之间的相关性。结果表明,汽车保险杠用聚丙烯材料的拉伸强度和弯曲强度在老化过程中保持良好,但冲击强度和断裂伸长率对老化较为敏感;采用GB/T16422.2中氙灯光老化试验对湿热带自然环境具有较好的模拟效果,能够用于对汽车保险杠用聚丙烯材料耐候性的评价。     

某型固体云爆剂加速老化试验与贮存寿命预测研究

对某型云爆剂老化前后的结构形貌、元素质量分数、热分解性能变化进行了研究,结果表明,固体云爆剂老化后结构并未被破坏;C,F元素质量分数升高,N,O元素质量分数下降;老化前后热分解曲线变化不大,但在100～200℃之间有一定变化.根据所测数据的变化,采用贝瑟洛特法和火工品71℃法预测了样品在20℃下的贮存寿命.     

3号喷气燃料加速老化实验中性能指标变化趋势研究

目的研究作为导弹用涡轮发动机贮存寿命薄弱环节之一的油封燃料的贮存稳定性。方法借鉴国外燃料加速老化试验方法,开展不同状态燃料的加速老化实验。结果掌握了3号喷气燃料加速老化实验中性能指标变化趋势,评价了不同状态的3号喷气燃料的贮存稳定性。结论脱水脱氧喷气燃料的贮存稳定性优于普通喷气燃料,贮存16年后变质仍程度较低。     

基于电化学阻抗的航空有机涂层加速老化动力学规律研究

目的研究有机涂层的加速老化动力学规律。方法针对某飞机实际服役环境条件特点,编制有机涂层加速老化试验谱,开展0~9 a的当量加速老化试验。借助PARSTAT 4000电化学工作站,测试老化试验后涂层试件的电化学阻抗值。结果得到了不同老化周期有机涂层的Bode图、等效电路、孔隙率、吸水率和电化学阻抗,表征了加速试验条件下的老化动力学规律。结论低频阻抗|Z|0.01可以作涂层防腐蚀性能的评价指标,涂层老化过程大致可分为初期、中期和后期三个阶段,分别对应三个不同等效电路。     

紫外老化作用对纳米生物炭吸附环丙沙星的影响机制

纳米生物炭的老化行为在自然环境中是不可避免的,然而老化作用对纳米生物炭吸附污染物的影响机制尚不清楚.采用模拟光照老化,通过元素分析、扫描电镜、透射电镜和红外光谱分析老化前后纳米生物炭的组成和结构特性变化,探究了老化纳米生物炭对环丙沙星(CIP)的吸附机制以及溶液p H值和纳米生物炭浓度梯度对吸附的影响.结果表明,老化作用使纳米生物炭C元素含量降低,O元素含量增加,极性增强,芳香性和粒径降低.老化前后纳米生物炭对CIP的吸附在很大程度上取决于溶液p H值,酸性条件下溶液p H值的增加更有利于CIP的吸附.纳米生物炭浓度梯度影响研究表明,纳米生物炭在低浓度条件下更有利于CIP的吸附.老化前后纳米生物炭对CIP的吸附更符合准二级动力学模型,Langmuir模型能更好地描述CIP在老化前后纳米生物炭上的吸附行为,最大吸附量分别为607.69 mg·g^-1和920.73 mg·g^-1,老化纳米生物炭对CIP的吸附性能优于纳米生物炭,且主要的吸附机制为孔隙填充、静电作用和氢键作用.紫外老化作用增强了纳米生物炭对CIP的吸附性能.