多功能含能结构材料冲击反应机理研究

本项目研究多功能含能结构材料在冲击条件下的反应与释放能量机理。进行多功能含能结构材料冲击诱发化学反应(SICR)研究，建立冲击反应过程的理论模型，并进行多功能含能结构材料冲击反应释能过程仿真研究。基于Taylor 杆实验原理，利用激光高速摄影、脉冲X 光和软回收等实验方法，开展撞击变形行为、释能阈值条件研究，进而获取材料本构参数。设计二次撞击释能测试装置，利用瞬态压力测试技术开展多功能含能结构材料冲击反应过程测试工作，研究其在爆炸冲击下的释能特性，并探讨适时释能的控制方法。该项研究对爆炸冲击下新型金属功能材料响应行为的理论和实验技术发展有重要意义。同时也可为我国的新概念MESM类高效毁伤元的技术开发和毁伤能力评估奠定理论基础。

多功能含能结构材料(Multifunctional Energetic Structural Materials，以下简称MESMs)是采用一定的工艺方法(真空烧结、粉末压实等)将一种金属、多种金属或金属与非金属混合物结合形成的具有一定强度、硬度和质量密度的金属功能材料，涵盖铝热剂(thermites)、金属间化合物(intermetallics)、金属聚合物(metal-polymer mixtures)等材料。这类材料在一定条件下(特别是冲击作用下)可发生反应生成新的产物并伴随放热过程，一方面其放热效应可用于提高毁伤元对目标的综合毁伤效应(反应金属破片、反应金属药型罩)；另一方面其反应产物可用于提高材料的综合防护性能(冲击反应增韧防护材料)。本项目研究MESMs在冲击条件下的反应与释放能量机理。主要开展了MESMs冲击压缩特性物态方程和基于冲击温升控制的冲击反应理论模型研究，建立了冲击反应效率计算模型。基于分离式Hopkinson平台开展了MESMs冲击响应特性研究，确定了Al/W/PTFE本构模型并拟合得到了本构参数。设计了二次撞击释能测试装置，利用瞬态压力测试技术开展了MESMs冲击反应过程测试工作，研究其在爆炸冲击下的释能效率与冲击速度间的关系。初步开展了MESMs冲击反应细观结构与宏观反应行为关联机制研究。该项研究对爆炸冲击下新型金属功能材料响应行为的理论和实验技术发展有重要意义。同时也可为我国的新概念MESMs类高效毁伤元的技术开发和毁伤能力评估奠定理论基础。