欢迎来到咨信网! | 成为共赢成为共赢 咨信网助力知识提升 | 自信网络旗下运营:咨信网 自信AI创作助手 自信AI导航
咨信网
全部分类
  • 包罗万象   教育专区 >
  • 品牌综合   考试专区 >
  • 管理财经   行业资料 >
  • 环境建筑   通信科技 >
  • 法律文献   文学艺术 >
  • 学术论文   百科休闲 >
  • 应用文书   研究报告 >
  • ImageVerifierCode 换一换
    首页 咨信网 > 资源分类 > PDF文档下载
    分享到微信 分享到微博 分享到QQ空间

    HTa填充改性Al_PTFE反应材料的力学响应与侵彻毁伤.pdf

    • 资源ID:541274       资源大小:8.50MB        全文页数:10页
    • 资源格式: PDF        下载积分:10金币
    微信登录下载
    验证码下载 游客一键下载
    账号登录下载
    三方登录下载: QQ登录
    二维码
    微信扫一扫登录
    下载资源需要10金币
    邮箱/手机:
    验证码: 获取验证码
    温馨提示:
    支付成功后,系统会自动生成账号(用户名为邮箱或者手机号,密码是验证码),方便下次登录下载和查询订单;
    支付方式: 支付宝    微信支付   
    验证码:   换一换

    VIP下载
     
    账号:
    密码:
    验证码:   换一换
      忘记密码?
        
    声明    |    会员权益      获赠5币      写作写作
    1、填表:    下载求助     索取发票    退款申请
    2、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
    3、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
    4、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
    5、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
    6、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
    7、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。

    HTa填充改性Al_PTFE反应材料的力学响应与侵彻毁伤.pdf

    1、含能材料2023 年 第 31 卷 第 8 期(753-762)HTa 填充改性 Al/PTFE 反应材料的力学响应与侵彻毁伤CHINESE JOURNAL OF ENERGETIC MATERIALSHTa填充改性 Al/PTFE反应材料的力学响应与侵彻毁伤任鑫鑫1,2,李裕春2,柳锦春1(1.南京航空航天大学 民航学院,江苏 南京 211100;2.陆军工程大学 野战工程学院,江苏 南京 210007)摘要:为了研究储氢钽粉(HTa)对铝/聚四氟乙烯(Al/PTFE)反应材料的材料密度和能量密度的影响,制备了 4种不同 HTa含量(5%,10%,20%,30%)的 Al/HTa/PTFE和

    2、不含 HTa的 Al/PTFE圆柱体试件,通过霍普金森压杆实验和弹道枪撞靶侵彻实验,对材料的动态力学性能、点火阈值、撞击毁伤与释能特性进行了对比研究。结果表明,Al/PTFE和 Al/HTa/PTFE均为弹塑性材料,应力应变变化趋势一致。4种 Al/HTa/PTFE材料点火阈值分别为 4470,5620,5135 s-1和 3948 s-1,点火延迟时间随 HTa填料的增加呈先降后升的变化。与 Al/PTFE反应材料相比,Al/HTa/PTFE弹丸在间隔靶之间的反应区显著扩大,对靶板造成严重黑色烧灼痕迹,产生积碳效果,侵彻能力与二次破片毁伤得到提升,能进一步增强材料的撞靶毁伤水平。关键词:填充

    3、改性;动态力学行为;点火阈值;间隔靶毁伤;释能特性中图分类号:TJ55;O38文献标志码:ADOI:10.11943/CJEM2023033 0引 言活性材料又称为反应材料或多功能含能结构材料,该材料通常由两种或多种非爆炸固体组成,铝/聚四氟乙烯(Al/PTFE)是其中较为典型的一种。通过简便的模压、烧结等工艺后,活性材料可制备成具有特定形状、力学强度、质量密度的结构件,因此常被制成反应破片、药型罩等毁伤元对目标进行打击1。与常规惰性弹丸高速撞击多层板的单一动能机械侵彻损伤模式不同2-5,反应材料弹丸在高速撞击目标时会释放大量化学能,产生动能和化学能耦合毁伤效果,对板后目标的损伤具有增强效果6

    4、-7。近年来,国内学者在提高反应材料的释能特性、毁伤后效等领域开展了广泛研究。相比于传统反应材料,Al/PTFE 反应材料虽具有冲击反应的物化性能,但密度和强度等力学性能不足8。为了满足 Al/PTFE 反应材料作为结构毁伤元的力学要求,且保证材料的能量密度,国内外学者基于反应材料的可调控性进行了力学性能、材料密度、能量密度的填充改性探索,并对其毁伤效果进行验证。Xu和周杰等9-11将钨(W)引入到 Al/PTFE 反应材料以提高材料密度,并进行了撞击间隔靶、准静态压缩和冲击释能实验,研究了材料的释能特性和力学性能。张军等8将 ZrH2添加到 Al/PTFE 反应材料中并制备了药型罩,开展了高

    5、速穿靶实验,研究了撞击反应双重毁伤效果,验证了 ZrH2对 Al/PTFE 反应材料药型罩穿靶孔径 的 增 强 效 果。Yuan 等7制 备 了 PTFE/Al/Bi2O3、PTFE/Al/MoO3、PTPE/Al/Fe2O3双层弹丸,通过建立动能和化学能联合作用的分析模型,讨论了反应弹丸撞击双层板的时序毁伤行为。黄骏逸等12将 Fe2O3,MoO3,MnO2引入到 Al/PTFE 反应材料,制备了 3 种三元氟基反应材料,并测试其准静态压缩条件下的力学性能,以及制备的药型罩在炸药驱动下对靶板的穿孔扩孔效应。吴家祥等13制备了 PTFE/Al/TiH2、PTFE/A1/MgH2和 PTFE/A

    6、l/ZrH2反应材料,通过准静态压缩试验和霍普金森压杆试验,研究了材料的力学响应,通过药型罩冲击损伤实验,系统地研究了反应能量、反应机理和损伤效应。HTa 具有较高的密度(15.1 gcm-3),且研究发文章编号:10069941(2023)08075310引用本文:任鑫鑫,李裕春,柳锦春.HTa 填充改性 Al/PTFE 反应材料的力学响应与侵彻毁伤J.含能材料,2023,31(8):753-762.REN Xinxin,LI Yuchun,LIU Jinchun.Mechanical Response and Penetration Damage of Al/PTFE Reactive M

    7、aterials Filled with HTaJ.Chinese Journal of Energetic Materials(Hanneng Cailiao),2023,31(8):753-762.收稿日期:20230307;修回日期:20230429网络出版日期:20230713基金项目:国家自然科学基金资助项目(51673213);江苏省青年基金资助项目(BK20200585)作者简介:任鑫鑫(1995-),男,博士研究生,主要从事爆炸与毁伤作用机理研究及其应用。email:通信联系人:柳锦春(1973-),男,教授,主要从事冲击毁伤及工程防护研究。email:753www.energ

    8、etic-含能材料Chinese Journal of Energetic Materials,Vol.31,No.8,2023(753-762)任鑫鑫,李裕春,柳锦春现,高密度的金属钽在制备爆炸成型弹丸(EFP)等方面具有良好的侵彻穿甲效果,相关研究结果表明钽侵彻威力较铜提升 30%35%14-15。任萍等16将金属钽粉(Ta)在 600800 下保温 13 h,停电降温通入氢气,制备得到实验 HTa 原材料,而 HTa 脱氢需要升温至 600900。同时,已有研究表明,HTa对 Al/PTFE材料的力学强度有提升效果,在压缩点火时发生分解释放氢气并参与 Al/PTFE反应,且反应热值较高1

    9、7。尽管目前进行了大量的材料填充改性的毁伤实验,但同时兼顾材料密度与能量密度的研究较少。为改善 Al/PTFE材料的密度和能量密度,提高 Al/PTFE反应弹丸撞击间隔靶的时序毁伤行为。本研究通过填充改性的方式引入 HTa,制备了 Al/HTa/PTFE反应材料,并开展了实验研究。通过动态力学实验分析材料的动态力学响应,开展了 2 种冲击速度的弹道枪冲击实验以验证该材料的侵彻与冲击反应释能效果。并讨论了毁伤效应与填料含量、撞击速度和化学特性的关系。1实验部分1.1原料与样品试件制备原料:PTFE,平均粒径 25 m,上海三爱富新材料股份有限公司;Al 粉,平均粒径 1 m,湖南金天铝业高科技股

    10、份有限公司;储氢钽粉(HTa),8 m,宁夏东方钽业有限公司;无水乙醇(上海国药集团化学试剂有限公司)。Al/HTa/PTFE 反应材料样品制备:将 Al和 PTFE的质量分数按照化学平衡比(26.5%/73.5%)进行配比,HTa 再 以 4 种 含 量(5%,10%,20%,30%)填 充 到Al/PTFE 材 料 中,制 备 得 到 不 同 质 量 分 数 HTa 的Al/HTa/PTFE反应材料#,如表 1所示。试件的制备:使用电动搅拌器将表1中AlHTaPTFE混合物在无水乙醇溶液中搅拌 30 min,以制备均匀分散的溶液,再置于 60 真空烘箱中干燥 24 h。然后在 300 MP

    11、a 的压制压力下使用模具冷压成尺寸为10 mm5 mm 和 10 mm20 mm 的圆柱体,并在烧结温度为 360 的真空烘箱中恒温烧结 4 h,其中加热速率为90 h-1,冷却速度为50 h-1,最终得到分离式霍普金森压杆实验试件和弹道枪冲击毁伤实验圆柱体试件。#材料制成的弹丸分别记为 1#5#,其中 Al/PTFE材料制作的弹丸(1#)为对比组。1.2实验装置使用直径为 20 mm 的铝材分离式霍普金森压杆(SHPB)实验装置测试材料的动态力学性能和冲击点火特性,依托合肥姜水动态力学实验技术有限公司平台开展实验,装置示意图如图 1所示。SHPB实验装置由撞击杆、入射杆、透射杆和能量吸收杆组

    12、成,长度分别为 800,4528,2525 mm 和 1000 mm。通过高速摄影(FASTCAM SAZ)和数据采集仪等对实验数据进行采集。弹道枪冲击毁伤实验测试反应弹丸对间隔钢靶的侵彻毁伤行为,实验依托南京理工大学汤山科研实验中心进行。实验装置如图 2 所示,主要由 12.7 mm 口径弹道枪、六通道测速仪、靶板、高速摄影(FASTCAM SAZ)等组成。弹道枪口与最前端撞击靶距离为 3 m,表 1Al/HTa/PTFE复合材料各组分配比Table 1Component ratios of the Al/HTa/PTFE compositescomposites#PTFE/%73.569.

    13、866.258.851.5Al/%26.525.223.821.218.5HTa/%0 5102030theoretical maximum density/gcm-32.312.422.532.793.10actual density after sintering/gcm-32.282.372.462.713.02图 1SHPB实验装置示意图Fig.1Schematic diagram of SHPB experimental device754CHINESE JOURNAL OF ENERGETIC MATERIALS含能材料2023 年 第 31 卷 第 8 期(753-762)HTa

    14、 填充改性 Al/PTFE 反应材料的力学响应与侵彻毁伤间隔靶规格为 3 mm 厚 4340钢板,用来评估撞击毁伤后效,靶与靶之间间隔设为 25 cm。1.3实验部分1.3.1动态压缩试验考虑到氟聚物反应材料的波阻抗较低,选用铝材实验杆进行试验,并在撞击杆和入射杆之间放置橡胶垫片脉冲整形器,以实现入射脉冲缓慢上升,从而最大限度地减少分散效应,实现试件中的动态应力平衡和恒应变率变形。为了便于应力通过试件快速传递并达到恒定应力状态18-19,采用长径比为 0.5 的圆柱形试件。在试件端面涂凡士林,以保持光滑和润滑,减少径向、纵向惯性,减少端面摩擦约束。实验过程中,撞击杆碰撞入射杆并产生入射波,通过

    15、入射杆和透射杆上的应变片记录应力波的脉冲信号。为了分析材料的应变率效应,调整撞击杆速度(5、8、11、14、17 ms-1)改变应变率。1.3.2间隔板的损伤实验反应弹丸通过弹托安装在 12.7 mm 口径弹道枪进行冲击靶板毁伤实验,并通过调整发射药质量实现弹丸 2种撞靶速度(900、1250 ms-1,如 1#毁伤元的两种弹道速度实验分别命名为 1#1、1#2)。使用六通道测速仪测定弹丸的冲击速度,并通过高速摄影记录反应弹丸的飞行姿态,反应药柱撞靶后的反应现象、反应时长以及撞击破碎飞散反应的过程。根据#材料力学性能和填料含量,选取#,#,#材料制成弹丸毁伤元(1#,3#,5#),开展反应材料

    16、弹丸类型和弹道速度实验,并对其侵彻释能毁伤性能进行分析和讨论。1.3.3其他测试采用 Hitachi S4800 型扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,简称 SEM)对原材料粉末及烧结后试件内部微观形貌进行观测。2结果与讨论2.1动态压缩下材料的力学性能图 3和图 4分别为 Al/PTFE和 4种 Al/HTa/PTFE反应材料的真实应力应变曲线,#反应材料在不同应变率下的应力应变曲线均可分为弹性阶段、塑性阶段、破坏失效阶段。#反应材料的应力应变曲线呈现良好一致性,应变率效应明显,而含有 HTa 改性填料的反应材料(#)不同应变率下的应力应变曲线部分发生波

    17、动,应变率效应不明显。对比图 4ad近似应变率(3300 s1附近)时 5 种材料的压缩强度可图 3#材料的真实应力应变曲线Fig.3The true stressstrain curves of#material图 2弹道枪冲击实验Fig.2Ballistic impact experiments755www.energetic-含能材料Chinese Journal of Energetic Materials,Vol.31,No.8,2023(753-762)任鑫鑫,李裕春,柳锦春以看出,#材料强度为 151.6 MPa,#材料强度为80.9 MPa,#材料的压缩强度均回升到 110 M

    18、Pa以上,随着 HTa含量的增加呈先降低后回升趋势。当试件压缩变形时,金属颗粒在 PTFE基体中相互连接形成力链并承受和传递载荷,阻止试件进一步变形。颗粒填料的质量分数或粒度改变对动态载荷下试件塑性变形、失效行为和化学反应具有复杂影响20-21。试件在加载时,大尺寸、形状不规则颗粒不利于形成稳定的力链,且容易造成应力集中22。从图 5 为原材料及#样品的微观结构图可以看出,HTa粉形状不规则且粒度分布不均匀,部分粒径在 10 m 左右。Al颗粒平均粒径约为 1 m 且表面光滑。因此,HTa 含量较少时(5%),材料的压缩强度降低,而当 HTa 含量升高时,主要由 HTa 材料为主要颗粒增强填料

    19、,应力集中效应分散,材料的压缩强度回升。随着应变率进一步提高,Al/HTa/PTFE 试件(2#5#)内部发生黏塑性变形和裂纹扩展形成热点进而发生反应1,但应力应变总体变化趋势一致。2.2冲击点火反应特性采用“升降法”23得到 4 种类型 Al/HTa/PTFE 材料(#V#)的应变率点火阈值,结果如图 6 所示。其中Al/PTFE 反应材料在实验应变率下没有发生点火反应,因此图中不进行表述。从图 6 应变率(撞击速度)点火阈值曲线(黑色折线)可以看出,4类 Al/HTa/PTFE试件均在最高应变率下发生反应。随着 HTa 含量的升高,Al/HTa/PTFE 材料的应变率点火阈值先升高后a.#

    20、b.#c.#d.#图 44种类型 Al/HTa/PTFE材料的真实应力应变曲线Fig.4True stressstrain curves of four types of Al/HTa/PTFE materialsa.HTac.AlHTaPTFE mixed powers(#)b.Al图 5 原材料和混合粉末的微观结构图Fig.5 Microstructure of the original materials and mixed powers756CHINESE JOURNAL OF ENERGETIC MATERIALS含能材料2023 年 第 31 卷 第 8 期(753-762)HTa

    21、 填充改性 Al/PTFE 反应材料的力学响应与侵彻毁伤降低。其中,HTa 的质量分数从 5%升高到 10%时阈值提高,从 10%升高到 30%时阈值下降。从图 6 点火试件对应的动态压缩强度曲线(红色折线)可以看出,发生点火反应的试件压缩强度均较高,而试件的 HTa 质量分数在 5%20%时,点火反应的压缩强度阈值提高,质量分数在 20%30%时,阈值下降,点火反应的压缩强度阈值下降。当维持力链的填料较少,冲击诱发点火的压缩强度较低。然而,过量的填料会破坏力链的稳定性并加速裂纹的形成20。对 4种 Al/HTa/PTFE材料制成的试件(2#5#)进行了扫描电镜测试,得到了试件断口微观形貌图,

    22、如图 7所示,Al颗粒和大尺寸且形状不规则的 HTa颗粒包裹在 PTFE 基体中,基体中存在微孔洞,颗粒与基体界面存在间隙。冲击压力作用下微孔洞附近发生变形并形成温度梯度较大的局部温升区,微孔洞越大,其表面附近能量沉积得越多,温升越高24,1。从 2#5#试件内部微孔洞可以看出,随着 HTa 含量的升高,试件内部空洞和空隙率呈先降低后升高的趋势,这与非均质含能材料内部热点和数量的变化趋势相似。即试件压缩过程中吸收能量并在微孔洞附近形成温升区,而试件的力学性能、空隙率进一步影响试件加载时内部温度和数量,进而影响点火阈值。图 8 分别为#材料在应变率阈值(黑色折图 7 Al/HTa/PTFE试件内

    23、部扫描电镜结果Fig.7 Scanning electron microscope results inside of Al/HTa/PTFE specimens图 6不同 HTa含量的 Al/HTa/PTFE材料点火阈值Fig.6Ignition threshold of Al/HTa/PTFE materials with different contents of HTa图 8Al/HTa/PTFE材料撞击点火过程(a.#;b.#;c.#;d.#)Fig.8Impact ignition process of Al/HTa/PTFE materials(a.#;b.#;c.#;d.#)7

    24、57www.energetic-含能材料Chinese Journal of Energetic Materials,Vol.31,No.8,2023(753-762)任鑫鑫,李裕春,柳锦春线)条件下的撞击点火过程。由图8a、8d加载反应过程可以看出,HTa质量分数为5%、30%的试件在300 s开始破碎飞散,随后发生弱点火反应。由图 8b、8c 加载反应过程可以看出,HTa 质量分数为 10%、20%的试件随着应变率升高,应力波脉冲幅值增大,试件破碎和点火延迟时间缩短。点火延迟时间为从试件初始加载时刻至试件发火的时间间隔。#材料的点火延迟时间分别为:1250,400,450,900 s。研究

    25、分析表明1,同种材料仅改变加载应变率时,随着应变率的提高,点火延迟时间缩短。根据加载应变率与点火延迟时间的关系,发现#材料在 4470 s1时的点火延迟时间(1250 s)反而比低应变率下(#材料在 3948 s-1)的点火延迟时间(900 s)更久,为反常现象。结合准静态压缩力学性能17和动态压缩强度可知,#材料的准静态和动态抗压强度值最低。由于试件压缩产生的高裂纹面积是引发反应的关键机制20。在塑性变形期间,力链保持的损伤引起更多的局部应力集中,增强了材料反应的可能性。因此,认为#材料力学性能较弱是点火延迟时间反常的主要因素。结合以上分析可知,HTa 质量分数的升高导致Al/HTa/PTF

    26、E 材料的应变率点火阈值先升高后降低,点火延迟时间先降低后升高。2.3撞靶毁伤效应分析反应材料毁伤元兼具良好的力学性能和高能量密度,弹丸撞击靶板除了动能打击外,强烈的机械撞击诱发化学反应释放大量热量并形成高压,造成动能和化学能耦合毁伤效果。选取 1#、3#、5#反应材料弹丸并以2种弹速进行毁伤实验,毁伤效果如表 2所示。靶板具体毁伤尺寸见表 3,其中第 2靶板侵彻穿孔面积使用图像二值化方法处理计算25。1#弹丸在低速(850 ms-1左右)和高速(1250 ms-1左右)下对第 1靶板毁伤尺寸均为弹丸孔径的 2.08倍,表 2三种弹丸对靶板的毁伤效果Table 2Damage effects

    27、of three kinds of projectiles onto targets1#11#23#13#25#15#2front of 1stback of 1ststeel targetsfront of 2ndback of 2ndfront of 3rdback of 3rd758CHINESE JOURNAL OF ENERGETIC MATERIALS含能材料2023 年 第 31 卷 第 8 期(753-762)HTa 填充改性 Al/PTFE 反应材料的力学响应与侵彻毁伤但低速时对第 2靶板毁伤效果为轻微黑色灼烧痕迹无弹坑,高速时第 2 靶板毁伤效果为黑色灼烧痕迹和穿孔;3#弹

    28、丸在低速和高速冲击下对第 1靶板毁伤尺寸分别为弹丸孔径的 2.11和 1.69倍,高速下对第 2靶板毁伤效果除大量黑色灼烧痕迹外,靶板由挠度为8.54 mm的弹坑升级为穿孔;5#弹丸在低速和高速冲击下对第1靶板毁伤尺寸均为弹丸孔径的1.68倍,高速冲击时第2靶板的毁伤面积由76.9 mm2升级到273.1 mm2,而且对第 3靶板造成挠度为 2.4 mm 的破片坑。分析认为,灼烧痕迹和黑色积碳是弹丸穿过第 1靶后破碎形成的碎片云反应灼烧形成。分散型破片坑主要由于弹丸试件撞击靶板时,钢板在发生变形、破坏和穿孔的过程中,靶板背面崩落和冲塞剪切生成碎片撞击后效钢板引起。在扩孔方面,低发射速度的 3#

    29、反应材料弹丸(3#1实验)对第 1靶板毁伤破孔面积最大,穿孔直径为弹丸自身的 2.11倍。而 5#反应材料弹丸对第 1靶板穿孔尺寸最小,穿孔直径为弹丸直径的 1.68倍。在后效靶反应灼烧方面,Al/PTFE 材料弹丸在低速时黑色灼烧痕迹和积碳较少,但随着发射速度和 HTa 含量提高,靶板灼烧痕迹增加;在侵彻能力与破片毁伤方面,随着HTa 含量和撞击速度升高,第 2 靶板和第 3 靶板毁伤效果增加。上述实验表明,Al/HTa/PTFE 反应材料在高速冲击毁伤时 HTa填料可提高侵彻毁伤能力,造成动能侵彻的同时,冲击引发反应产生高温灼烧、破片等可对目标内部造成二次杀伤。2.4弹道枪实验冲击反应特性

    30、分析图 9为高速摄影记录反应材料侵彻间隔靶板的典表 3冲击毁伤结果Table 3Impact damage resultsexp No.1#11#23#13#25#15#2fragment mass/g3.553.583.853.855.255.17impact velocity/ms-1824.01219.6855.31227.6949.61234.51st targetdamage size/mm20.820.821.116.916.816.8deflection/mm2416201414102nd targetdamage area/mm2-87.4-36.576.9273.2defle

    31、ction/mm021.858.5425.4217.3119.963rd targetdamage size/mm-deflection/mm-2.4图 9弹丸撞靶反应过程Fig.9Reaction processes of projectiles impacting targets759www.energetic-含能材料Chinese Journal of Energetic Materials,Vol.31,No.8,2023(753-762)任鑫鑫,李裕春,柳锦春型过程,为了获得清晰图像高速摄像机设置为 10000帧/秒。由图 9可以看出,反应材料弹丸在撞靶瞬间反应强度较低,但在穿过第

    32、 1 靶板后剩余弹丸撞击第 2靶板时的反应更加剧烈,反应释能主要发生在第 1 靶板和第 2靶板之间。为了准确对比同一撞靶时刻不同类型试件的反应强度(瞬时火焰面积与最大火焰面积之比),采用图像处理技术调整照片灰度、对比度等参数,并使用 Matlab处理得到的二值化图像(图 10)。通过高速摄影记录反应时间(从撞击钢靶点火到反应强度低于10%),绘制反应前期不同类型材料的反应强度反应时间曲线(图 11),进行准确量化分析。从图 11可以看出,随着 HTa含量的增加,材料在反应初期的反应强度降低,而后期的反应强度增强。分析认为 HTa含量越高,试件质量越大,进而在相同发射速度下动能越高,破片穿靶能力

    33、越强,更多未反应的材料撞击第2靶板发生后续反应。3结 论针对 Al/HTa/PTFE 氟聚物基反应材料,分析了不同 HTa 含量的反应材料在不同动态载荷下的力学性能,与弹道枪不同速度下的冲击毁伤效果,主要结论如下:(1)当应变率约为 3300 s1时,#,#材料的压缩强度分别为 151.6 MPa,80.9 MPa,#材料的压缩强度均回升到 110 MPa以上,随着 HTa含量的增加呈先降低后回升趋势。Al/HTa/PTFE 材料的动态应力应变曲线没有表现明显的应变率效应。随着 HTa含量的升高,#材料的应变率点火阈值先升高后降低,分别为:4470,5620,5135,3948 s-1。#材料

    34、的点火延迟时间先降低后升高,分别为:1250,400,450,900 s。(2)相 比 于 Al/PTFE 弹 丸,Al/HTa/PTFE 弹 丸 在间隔靶之间存在明显的反应区扩大、对靶板造成严重黑色烧灼痕迹和积碳效果。随着发射速度提高,靶 板 灼 烧 痕 迹 增 加,第 2 靶 板 毁 伤 效 果 提 升。在1250 ms-1左 右 发 射 速 度 下,随 着 HTa 含 量 提 高,1#,3#,5#弹 丸 对 第 2 靶 板 的 毁 伤 面 积 依 次 由 87.4 mm2,升级到 76.9,273.1 mm2。说明提高弹道速度和 HTa 含量可提高反应材料弹丸对第 2 靶板和第 3靶板侵

    35、彻、高温灼烧毁伤效果,进一步增强反应材料的毁伤能力。参考文献:1 李尉,任会兰,宁建国,等.Al/PTFE 活性材料的动态力学行为和撞击点火特性 J.含能材料,2020,28(1):38-45.LI Wei,REN Huilan,NING Jianguo,et al.Dynamic Mechanical Behavior and Impact Ignition Characteristics of Al/PTFE Reactive Materials J.Chinese Journal of Energetic Materials(Hanneng Cailiao),2020,28(1):38-

    36、45.2 LI Q J.Research on Armour Piercing Model of Rod Tungsten 图 10Matlab处理的反应弹丸过程二值化图像Fig.10Binarized images of the reaction projectile impact process from Matlab图 11反应弹丸撞击反应的相对火焰强度与反应时间曲线Fig.11 Curve between relative flame intensity and reaction time for impact reaction of reactive projectiles760CH

    37、INESE JOURNAL OF ENERGETIC MATERIALS含能材料2023 年 第 31 卷 第 8 期(753-762)HTa 填充改性 Al/PTFE 反应材料的力学响应与侵彻毁伤Alloy Projectile Impacting Multilayer Steel Target at Hypervelocity D.Xiangtan:Xiangtan University,2021.3 WANG Q T,WU K G,CHEN Z Y.Fragmentation effect of a long cylindrical rod with a hypervelocity no

    38、rmally impacting a thin plate structure J.Journal of Vibration and Shock,2017,36(5):54-60.4 ZHANG Q,CHEN Y,HUANG F,et al.Experimental study on expansion characteristics of debris clouds produced by oblique hypervelocity impact of LY12 aluminum projectiles with thin LY12 aluminum plates J.Internation

    39、al Journal of Impact Engineering,2008,12(35):1884-1891.5 YUAN Y,CAI Y Q,GUO H G,et al.Timesequenced damage behavior of reactive projectile impacting doublelayer plates J.Defence Technology,2022.6 NABLE J,MERCADO A,SHERMAN A.Novel energetic composite materials J.MRS Proc 2005;896 0896H0103.7 AMES Ric

    40、hard G,Vented Chamber Calorimetry for ImpactInitiated Energetic Materials C/43rd AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit,January 2005,Reno,Nevada,AIAA 2005279.8 张军,吴家祥,任鑫鑫,等.ZrH2填充改性 Al/PTFE 的力学响应与毁伤性能 J.含能材料,2021,1-7.ZHANG Jun,WU Jiaxiang,REN Xinxin,et al.Mechanical Response and Damage Performa

    41、nces of Al/PTFE filled with ZrH2J.Chinese Journal of Energetic Materials(Hanneng Cailiao),2021,1-7.9 周杰,何勇,何源,等.Al/PTFE/W 反应材料的准静态压缩性能与冲击释能特性 J.含能材料,2017,25(11):903-912.ZHOU Jie,HE Yong,HE Yuan,et al.Quasistatic compression properties and impact energy release characteristics of Al/PTFE/WJ.Chinese J

    42、ournal of Energetic Materials(Hanneng Cailiao),2017,25(11):903-912.10 XU F Y,YU Q B,ZHENG Y F,et al.Damage effects of doublespaced aluminum plates by reactive material projectile impact J.International Journal of Impact Engineering,2017,104:13-20.11 XU F Y,ZHENG Y F,YU Q B,et al.Experimental study o

    43、n penetration behavior of reactive material projectile impacting aluminum plateJ.International Journal of Impact Engineering,2016,95:125.12 黄骏逸,方向,李裕春,等.三元氟基反应材料的压缩力学性能与毁伤效能研究 J.火工品,2018,(5):21-24.HUANG Junyi,FANG Xiang,LI Yuchun,et al.Study on compressive mechanical properties and damage efficiency

    44、 of ternary fluorinebased reactive materialsJ.Initiators&Pyrotechnics,2018,(5):21-24.13 WU J X,HUANG J Y,ZHANG J,et al.Effect of multimetalhydrides on mechanical response and impact damage characteristics of PTFE/Al/XH2 reactive material J.Journal of Energetic Materials,2021.14 丁力,蒋建伟,王树有,等.钽爆炸成型弹丸成

    45、型及断裂特性J.兵工学报,2021,42(201):53-58.DING Li,JIANG Jianwei,WANG Shuyou,et al.Tantalum EFPs Forming and Fracture CharacteristicsJ.ACTA ARMAMENTARII,2021,42(201):53-58.15 LEE S,YANG S,LEE S H.Projectile formation of tantalum EFP liner fabricated by thermomechanical processes C Proceedings of the 30th Inter

    46、national Symposium on Ballistics.Long Beach,CA,US:Intertional Ballistics Society,201716 任萍,马海燕,程越伟等.废钽靶材回收处理工艺及其回收料应用的研究 J.有色金属(冶炼部分),2018,(4):71-74.REN Ping,MA Haiyan,CHENG Yuewei,et al.Study on recovery process of waster tantalum target and its application J.Nonferrous Met,2018,(4):71-74.17 REN X

    47、X,LI Y C,HUANG J Y,et al.Effect of addition of HTa to Al/PTFE under quasistatic compression on the properties of the developed energetic composite materialJ.RSC Advances,2021,11(15):8540-8545.18 GRAY GT.Classic splithopkinson pressure bar testingM/ASM Handbook.vol8.Mechanical Testing and Evaluation.

    48、Detroit:ASM International.2000:1027-1067.19 Davies E D H,Hunter S C.The dynamic compression testing of solids by the method of the split Hopkinson pressure bar J,Journal of the Mechanics&Physics of Solids,1963,11(3):155-179.20 TANG L,GE C,GUO H G,et al.Force chains based mesoscale simulation on the

    49、dynamic response of AlPTFE granular composites J.Defence Technology,2021,17(1):56-63.21 HERBOLD E B,NESTERENKO V F,BENSON D J.Particle size effect on strength,failure,and shock behavior in polytetrafluoroethyleneAlW granular composite materialsJ.Journal of Applied Physics,2009,104(10):103903(1-11).2

    50、2 蔡宣明,张伟,高玉波,等.复杂应力动态加载下颗粒增强复合材料失效模式研究 J.兵器材料科学与工程,2018,41(5):107-111.CAI Xuanming,ZHANG Wei,GAO Yubo,et al.Failure modes of particle reinforced composites under complex stress dynamic loading J.Ordnance Material Science and Engineering,2018,41(5):107-111.23 乌布力艾散麦麦提图尔荪,葛超,田超,等.SHPB 加载下 PTFE/Al 冲击反应


    注意事项

    本文(HTa填充改性Al_PTFE反应材料的力学响应与侵彻毁伤.pdf)为本站上传会员【自信****多点】主动上传,咨信网仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知咨信网(发送邮件至1219186828@qq.com、拔打电话4008-655-100或【 微信客服】、【 QQ客服】),核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
    温馨提示:如果因为网速或其他原因下载失败请重新下载,重复下载【60天内】不扣币。 服务填表




    页脚通栏广告
    关于我们 - 网站声明 - 诚招英才 - 文档分销 - 便捷服务 - 联系我们 - 成长足迹

    Copyright ©2010-2024   All Rights Reserved  宁波自信网络信息技术有限公司 版权所有   |  客服电话:4008-655-100    投诉/维权电话:4009-655-100   

    违法和不良信息举报邮箱:help@zixin.com.cn    文档合作和网站合作邮箱:fuwu@zixin.com.cn    意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com   | 证照中心

    12321jubao.png12321网络举报中心 电话:010-12321  jubao.png中国互联网举报中心 电话:12377   gongan.png浙公网安备33021202000488号  icp.png浙ICP备2021020529号-1 浙B2-2024(领证中)    



    关注我们 :gzh.png  weibo.png  LOFTER.png