为了获得采用不同铝(Al)粒径制备而成的聚四氟乙烯/铝(PTFE/Al)活性药型罩作用双层间隔靶的毁伤威力特性,采用模压烧结成型法制备了5种不同Al粒径(10,30,70,200μm,50/70μm)的PTFE/Al活性药型罩,并开展了相应的静爆威力实验.研究结果表明:随着Al粒径从10μm增加到200μm时,活性射流对钢靶和铝靶的破孔面积、等效破裂孔直径、破孔隆起高度以及形成的破坏区域体积均呈现减小趋势,当Al粒径为10μm时破坏钢靶的毁伤参量为SSteel=0.4 CD(装药直径)、hAl=0.48 CD、VSteel=420 cm3,破坏铝靶的毁伤参量为SAl=3.8 CD、hAl=1.72 CD、VAl=2280 cm3.采用50 nm/70μm级配Al粒径的PTFE/Al活性射流对钢靶的穿孔效果显著提高,等效破裂孔直径dSteel=0.59 CD.结合实验相关数据拟合得到了活性射流对后效铝靶的爆裂毁伤效应分析模型.

为研究孔隙度对富铝含量聚四氟乙烯/铝(PTFE/Al)含能材料冲击温升效应的影响,采用考虑熔化效应的一维粘塑性孔洞塌缩模型,对该材料的冲击温升进行了理论分析.建立孔隙度分别为10％、20％、30％的富铝PTFE/Al细观离散化模型,并借助非线性动力有限元软件AUTO-DYN开展细观数值模拟,对冲击加载下含孔隙富铝PTFE/Al含能材料的孔洞压缩及温升规律进行了分析.通过分离式霍普金森压杆实验对数值模拟结果进行了验证.结果表明:材料内部温度随着入射杆的周期性加载总体呈现出间歇性升高的现象;在压缩过程中,材料内部温度升高主要受孔洞内径速度和屈服强度的影响,且孔隙度为10％的富铝PTFE/Al含能材料(质量配比50/50,试件尺寸φ8 mm×5 mm)相比孔隙度为20％和30％的富铝含量PTFE/Al含能材料,其温度升高最高.研究结果可为PTFE/Al含能材料的工程化应用提供参考.

为获得聚四氟乙烯(PTFE)基铝(Al)活性材料的热化学反应性能,开展包含不同Al粒径的PTFE基Al活性材料在不同升温速率下的热化学反应实验.采用湿混工艺制备包含50 nm和10μm两种Al粒径的PTFE基Al活性材料,并利用差示扫描量热法与热重分析法分析它们在10℃/min、15℃/min、20℃/min、30℃/min升温速率下的热化学反应行为.结果 表明:在10～30℃/min升温速率中,包含纳米Al颗粒的PTFE基Al试样都发生了反应放热,而包含微米Al颗粒的PTFE基Al试样在小于900℃时并未与PTFE分解产物发生反应;Al颗粒的加入会对PTFE的热分解起到一定催化作用;对于Al粒径为50 nm的PTFE基Al活性材料,随着升温速率的增大,反应放热峰的峰值温度不断向高温区移动(由10℃/min的578.9℃移动到30℃/min时的608.5℃),单位放热量逐渐增多(由10℃/min升温速率下的331.6 J/g升高到30℃/min升温速率下的641.3 J/g);研究结果对PTFE基Al活性材料的工程化应用具有参考意义.

为探究Al粒径对PTFE/Al活性材料热化学反应特性和动态力学性能的影响,采用模压烧结成型法制备了4种含不同Al粒径的PTFE/Al活性材料试件,利用同步热分析仪和分离式霍普金森压杆实验系统对4种试件分别进行了相应的测试,得到了不同试件的热化学反应曲线以及不同应变率下的应力-应变曲线.结果 表明,在10℃/min的升温速率下,纳米Al颗粒在500℃左右会与PTFE分解产物发生点火反应,而微米Al颗粒低于900℃未与PTFE分解产物发生反应;此外,成分为微米Al颗粒的PTFE/Al活性材料,其粒径越小,抗压强度越高;而纳米Al颗粒除因团聚导致的混合不均匀外,在相同质量下的颗粒数量大大增加,颗粒与颗粒之间的距离变小,颗粒周围基体的微小裂纹更容易汇聚成断裂裂纹,使抗压强度下降.研究结果可为PTFE/Al活性材料的工程应用提供重要参考.