多功能含能結構材料衝擊反應機理研究

《多功能含能結構材料衝擊反應機理研究》是依託南京理工大學，由張先鋒擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：多功能含能結構材料衝擊反應機理研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：張先鋒
• 依託單位：南京理工大學

項目摘要

本項目研究多功能含能結構材料在衝擊條件下的反應與釋放能量機理。進行多功能含能結構材料衝擊誘發化學反應(SICR)研究，建立衝擊反應過程的理論模型，並進行多功能含能結構材料衝擊反應釋能過程仿真研究。基於Taylor 桿實驗原理，利用雷射高速攝影、脈衝X 光和軟回收等實驗方法，開展撞擊變形行為、釋能閾值條件研究，進而獲取材料本構參數。設計二次撞擊釋能測試裝置，利用瞬態壓力測試技術開展多功能含能結構材料衝擊反應過程測試工作，研究其在爆炸衝擊下的釋能特性，並探討適時釋能的控制方法。該項研究對爆炸衝擊下新型金屬功能材料回響行為的理論和實驗技術發展有重要意義。同時也可為我國的新概念MESM類高效毀傷元的技術開發和毀傷能力評估奠定理論基礎。

結題摘要

多功能含能結構材料(Multifunctional Energetic Structural Materials，以下簡稱MESMs)是採用一定的工藝方法(真空燒結、粉末壓實等)將一種金屬、多種金屬或金屬與非金屬混合物結合形成的具有一定強度、硬度和質量密度的金屬功能材料，涵蓋鋁熱劑(thermites)、金屬間化合物(intermetallics)、金屬聚合物(metal-polymer mixtures)等材料。這類材料在一定條件下(特別是衝擊作用下)可發生反應生成新的產物並伴隨放熱過程，一方面其放熱效應可用於提高毀傷元對目標的綜合毀傷效應(反應金屬破片、反應金屬藥型罩)；另一方面其反應產物可用於提高材料的綜合防護性能(衝擊反應增韌防護材料)。本項目研究MESMs在衝擊條件下的反應與釋放能量機理。主要開展了MESMs衝擊壓縮特性物態方程和基於衝擊溫升控制的衝擊反應理論模型研究，建立了衝擊反應效率計算模型。基於分離式Hopkinson平台開展了MESMs衝擊回響特性研究，確定了Al/W/PTFE本構模型並擬合得到了本構參數。設計了二次撞擊釋能測試裝置，利用瞬態壓力測試技術開展了MESMs衝擊反應過程測試工作，研究其在爆炸衝擊下的釋能效率與衝擊速度間的關係。初步開展了MESMs衝擊反應細觀結構與巨觀反應行為關在線上制研究。該項研究對爆炸衝擊下新型金屬功能材料回響行為的理論和實驗技術發展有重要意義。同時也可為我國的新概念MESMs類高效毀傷元的技術開發和毀傷能力評估奠定理論基礎。