5.1  燃烧传播机理  23

5.2  钨系延期药燃速测试…  23

结论 …  26

致谢 …  27

参考文献 28

 1  绪论

在弹药中，常常需要通过时间机构来控制弹药的爆炸时机，以期有效地利用爆炸效果，在弹药中完成定时作用有多种手段，如钟表机构、电子线路、化学腐蚀和延期燃烧等[1]。延期燃烧是利用烟火药在燃烧时的燃烧时间来提供某一确定的时间间隔,从而使装置达到传火、传爆或其它控制时间作用的目的。延期药除在弹药引信中使用外，也在民用工业中发挥作用。而钨系延期药是常用在国内外军民领域的长秒量烟火式延期药，延期时间可从几十毫秒到十几秒，其原材料价格低廉、来源广泛、其毒害性也相对较小。因为钨系延期药的组成是强氧化剂和还原剂的组合，使用环境又非密封状态，故其在空气环境下的自催化热分解反应对延期元件的延期质量起关键性作用[2]。随着高科技战争的发展，对延期技术也有了更高的要求，而纳米材料表现出很多优异的性能，在改性延期药方面有着广阔的前景，目前也有许多人对这一问题进行研究[3]。纳米材料技术的出现为烟火式延期技术提供了一个崭新的方向。

1．1  研究背景及意义

纳米材料技术于1977年被提出后迅速崛起，由于纳米材料表现出很多的优异的性能，得到了国内外火工药剂科技工作者的广泛关注，纳米材料己经被逐渐应用到火炸药的研究中[4-7]。纳米技术兴起后，由于纳米材料可以较好地催化反应、控制反应进行甚至是改变反应历程，因此不断被引入到烟火药剂中，用于改善烟火药剂的性能。而延期药的燃烧性能直接影响武器的稳定性。延期药控制点火和起爆技术，近年来在军民领域的应用中获得了迅速发展。它的结构简单、制造方便、成本低、原料丰富、抗温耐震、延期范围很广（豪秒~100s）、体积小、重量轻、使用生产安全、作用可靠性高等，这些优点使它在兵器、航天、火箭、导弹和国民经济中被大量采用来提高我国该技术水平，生产出安全、可靠和高质量的延期制品。我国的延期制品的技术和水平与发达国家相比还相差甚远。在延期时间精度上，在段间隔和段数时间方面和发达国家相比还有一定的差距，其突出问题是提高延期体的延期时间精度。但我国钨产量丰富，该延期药的理化、燃烧、工艺性能均优，大有应用前景。源[自[优尔^`论`文]网·www.youerw.com/

1．2  纳米材料的概况

纳米材料是指颗粒尺寸为纳米量级（1-100 nm）的超细粒子材料，其粒径处于原子簇和体相之间，因此具有体积效应、表面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等，由此产生出与传统固体材料不同的许多特殊性质，具有优良的物理和化学性能。纳米技术是原子物理、凝聚态物理、配位化学、固体化学、胶体化学、反应动力学和表面、界面科学等多种学科交叉汇合而出现的新学科生长点。纳米粒子处在原子簇和宏观物体尺寸之间的过渡区域，是一种典型的介观系统。纳米材料已经成为近年来化学、材料科学及物理领域中研究十分活跃的领域。纳米材料具有量子尺寸效应、表面效应、小尺寸效应等，让纳米体系的光、电、热、磁等物理性质比常规材料具有更多的特殊性能。由于纳米催化剂的高效催化能力，使其成为了许多领域研究的热点，在火炸药领域纳米催化剂的应用研究也成为一个重要的方向。

1．3  纳米材料在火工药剂方面的应用

近年来，纳米材料在固体推进剂中的应用已成为国内外研究的热点[8]。研究的重点方向主要集中在如下几个方面，一是纳米金属氧化物作为燃烧催化剂在固体推进剂中的应用研究，二是纳米金属粉作为高能添加剂在固体推进剂中的应用研究。另外，研究制备纳米氧化剂也是研究提高推进剂燃烧性能的一个发展方向。其中，纳米金属氧化物的制备技术是关键。近年来，在纳米材料对烟火药反应影响的研究方面，有不少研究成果。国内外研究表明，同一配方，还原剂钨粉的粒度比铬酸钡的粒度对燃速影响明显很多，所以钨粉的粒度对于钨系延期药的燃速的影响成为研究重点。陈利魁等[3]人通过添加纳米钨粉，研究了钨粉粒度与其配对的延期药燃速影响，以及纳米钨粉含量对延期药燃烧的可靠性的影响。结果表明，在零氧平衡下，随着钨粉粒度减小，延期药燃烧速度加快，有显著的线性对数关系，纳米钨粉对燃烧速度调节达毫秒级；当钨粉含量由30%降至15%时延期药仍能可靠燃烧，并且合适的粒度级配使燃烧速度有局部极大值出现。为研究铝粉纳米化后对烟火药剂性能的影响，张凤等[9]人将普通铝粉和纳米铝粉分别与氯酸钾、硫粉按照零氧平衡的间一配比(17％AL+63％KCl03+20％S)配成的烟火药剂进行ARC热分析对比试验发现，纳米铝粉的加入不但能加速其反应进程，还可有效地降低其反应的激烈程度和危险性，也就说明铝粉纳米化后可以有效的改善烟火药剂的性能，提高其安全性。蒋黎[10]等人对纳米材料在火炸药中的应用现状进行了综述。[11]加拿大的Defense Research Establishment 和Defense Science and Technology Organization 组织合作评估了含有纳米铝粉的炸药复合物的潜在威力。他们发现，含铝复合炸药中，铝粉主要是在炸药爆轰反应后期同爆轰产物反应释放能量；铝粉的颗粒尺寸直接影响含铝复合炸药的爆轰性能及作功能力，铝粉的颗粒越细，能量释放越快。为了研究纳米Fe2O3对钨系延期药燃烧性能的影响，黄寅生[25]等人配制了0#(基药)、1#(外加2％普通Fe2O3)和2#(外加2％纳米Fe2O3)三组药剂进行燃速测试。结果表明，与0#相比，1#和2#的燃烧速度改变不大，但1#和2#的燃速标准差分别下降了29％和47％，相对误差分别下降了35％和51％。为了探索其中的原因，用TG-DTA对三组药剂进行测试，结果表明普通Fe2O3和纳米Fe2O3对钨系延期药热性能的影响相似，可以改变反应历程，降低发火温度约l0℃，并能减少气体产物。陈潜等[12]人利用均匀沉淀法制备得到纳米级氧化铁，研究了不同粒度的氧化铁颗粒对TNT炸药爆热的影响。结果表明，随着氧化铁颗粒度的减小，它与TNT组成的混合炸药的爆热得到有效的提高。文献综述