爆轰法制备纳米MnFe2O4粉体的实验研究

 采用硝酸铁、硝酸锰作为主要氧化剂，油相作为可燃剂研制成两种不同氧平衡的乳化炸药，均成功地爆轰合成了纳米MnFe₂O₄粉体。用XRD表征粉末的物相结构，并比较了此两种不同氧平衡炸药所得产物成分的区别。根据DSC和XRD结果，分别在200 ℃（1 h）、260 ℃（1 h）、280 ℃（1 h）、360 ℃（40 min）和500 ℃（1 h）下对产物进行热处理，在280 ℃时得到了纯净的纳米MnFe₂O₄颗粒，并用TEM对其形貌进行了观察。实验结果表明，负氧平衡炸药的爆轰产物成分比零氧平衡炸药的爆轰产物相对纯净，280 ℃是一个合适的热处理温度。爆轰法具有合成方便快捷、后期热处理简单的优点。     

纳米二氧化钛粉体的气相爆轰制备

 介绍了利用氢氧混合气体为原料、以四氯化钛为前驱体、气相爆轰制备纳米二氧化钛粉体的方法。利用XRD衍射结果分析证明，产物为金红石相和锐钛矿相的二氧化钛混晶，其晶粒尺度为纳米量级。通过XRD、SEM、TEM分析可以得出，粒子基本为球形，大部分粒子粒径为10~20 nm，也有少量的100 nm左右的粒子产生。分析后发现，反应发生在爆燃转爆轰的过程中和爆轰管中的湍流现象是导致大粒子产生的主要原因。在对在氢过量和氧过量两种状况下，对爆轰所产生的产物的形貌进行了对比，分析发现两种状况产生纳米二氧化钛粉末粒径分布和形貌并没有太大变化。     

裸爆和特制半球形结构内爆超压对比实验研究

 爆炸焊接过程会产生爆炸地震、冲击波、有毒气体和噪音等有害效应。设计并制作一个直径为36 m、入口和排烟口直径分别为8 m的半球形结构,用以降低爆炸焊接过程中产生的超压影响。为了研究实际超压降低效果,进行了裸爆和按1/6比例建立的半球形结构内爆炸的超压对比实验。实验结果表明：当超压的传播距离大于20 m时,这种半球形结构能有效降低爆炸焊接过程中产生的超压;对于相同的超压传播距离,切线方向（垂直于半球形结构入口方向）比径向方向（半球形结构入口方向）的超压降低效果好。结合冲击波的传播和反射特点,对超压降低的可能原因进行了分析。     

爆炸载荷作用下钢-混凝土-钢组合板的动态响应数值模拟

钢-混凝土组合结构的抗爆性能已成为防护工程和反恐防爆等领域的研究热点。以钢-混凝土-钢组合板为例,利用有限元软件ABAQUS对爆炸载荷作用(爆距为2.5~7.5 m,TNT炸药量为50~100 kg)下该结构的破坏形态和动力学性能进行了数值模拟。研究结果表明,组合板的破坏形态与炸药量和爆距有关。炸药量越大,爆距越小,组合板的破坏程度越明显。当TNT炸药量为100 kg、爆距为2.5 m时,组合板发生明显的翘曲,出现了塑性铰。钢板的存在有效地抑制了核心混凝土的剥落。在爆距相同的条件下,炸药量越大,组合板的变形越明显,跨中挠度和峰值速度也越大。当炸药量相同(100 kg)时,与爆距为7.5 m相比,爆距为5.0 m时组合板的跨中挠度为其1.53倍,爆距为2.5 m时组合板的跨中挠度为其5.01倍。     

热处理对爆轰合成的纳米TiO_2混晶的结构相变的影响

采用爆轰法制备了纳米TiO2混晶体,初步研究了不同煅烧温度(600℃和720℃)和不同煅烧时间(1 h,2 h,3.5 h和5 h)对其微结构和结构相变行为的影响,并应用热动力学理论讨论了从锐钛矿相到金红石相的结构相变过程和相变机理.研究表明:随着煅烧温度的升高和煅烧时间的增加,纳米TiO2的粒径逐渐增大,混晶中金红石相的含量逐渐提高.与常规方法制备的纳米TiO2不同的是,在相同煅烧温度和煅烧时间下金红石相的平均生长速率明显低于锐钛矿相.锐钛矿相完全相变为金红石的温度也明显低于常规方法报道的相变温度.该研究会对控制纳米TiO2晶体尺寸和批量合成提供一定的理论和实验指导.     

点火条件对密闭管道内预混氢气/空气燃爆特性的影响

基于流体动力学软件Fluent,开展数值模拟,研究点火位置（距管左端壁面100、200和500 mm）、点火温度（1 000、1 500和2 000 K）和点火面积（管左端壁面处半径为50、35和20 mm的点火域）等点火条件对1 000 mm密闭管道中预混氢气/空气（H₂/air）燃爆特性的影响。研究表明:点火位置距管左端壁面越远,中间节点处温度越高,温升越快;不同点火温度下管内最高温升速率基本同步,且提高点火温度,使得燃烧反应更剧烈,能提高管内气体温升速率,但却降低管内的压力峰值;点火面积越小,预混H₂/air燃烧前期温升越快。当采用半径为35 mm的点火域和点火位置距管左端壁面100 mm的点火方式时,预混H₂/air燃爆的各项参数相对较高。不同点火条件对密闭管内气体的动能和内能的影响规律类似于其对管内气体的流速和温度的影响规律,而对涡量的影响不明显。     

纳米氧化钛团聚结构的研究

爆轰形成的高温、高压持续时间短,使得新生的氧化钛来不及长成较大的晶粒,只能形成大量的类球形纳米微粒。在潮湿的爆生气体环境中,这些纳米氧化钛颗粒间的相互作用(如碰撞、摩擦、挤压、渗透和粘附等)比较剧烈,极易聚集成团聚体。初步分析了以硫酸氧钛为钛源、采用爆轰法合成的纳米氧化钛的团聚结构和分散形态,对经过加热至500℃、保温1 h热处理后的纳米氧化钛的团聚结构也进行了分析。研究结果表明:用爆轰法合成的纳米氧化钛存在软团聚和硬团聚两种形式,而经过热处理(500℃、1 h)的纳米氧化钛的团聚程度得到了一定的改善。此外,还分析了纳米粉体的特性、爆轰特点和爆生气体环境等因素对产生纳米氧化钛团聚结构的影响。     

纳米陶瓷粉末在爆炸压实过程中的破碎行为研究

 在爆炸压实过程中，纳米颗粒所受冲击载荷发生显著变化的时间远远大于应力波传过颗粒特征长度所用时间；同时，陶瓷颗粒在爆炸冲击过程中主要表现为脆性。基于以上两个事实提出了弹性假设，推导了颗粒在压实过程中的受力状态。回顾了判断脆性材料破坏的三个准则，即Hugonoit弹性极限、动态屈服强度和理论剪切强度，并从这三种判据的交集值出发来判断爆炸压实过程中陶瓷颗粒是否有发生破碎的可能。通过具体计算得出颗粒内存在两个最大剪应力的位置：一个位置发生在距颗粒接触面0.5 nm范围以内，此处剪应力最大；另一个位置发生在距接触面较远处。这一结果为解释陶瓷粉末颗粒在爆炸压实过程中存在塑性行为和破碎行为提供了理论依据。     

爆轰和燃烧法合成SrAl2O4：Eu2+，Dy3+纳米发光粉

 在低温条件下分别用爆轰法和燃烧法制备出了SrAl₂O₄：Eu²⁺,Dy³⁺ 纳米发光粉。从合成条件、热处理温度等方面详细对比了爆轰法和燃烧法对所制备的SrAl₂O₄：Eu²⁺,Dy³⁺纳米发光粉的晶体生长行为、粒子形貌和光学性质等的影响。研究表明,随着热处理温度的升高,爆轰法制备的纳米发光粉的平均粒径逐渐增大,而燃烧法制备的纳米发光粉的平均粒径先减小后增大,在600 ℃时平均粒径存在一个极小值。在同样热处理温度下,爆轰法制备的纳米发光粉的平均粒径增长明显高于燃烧法合成的纳米发光粉的平均粒径。最后讨论了长余辉的发光机理,并给出了如何改进合成方法的建议。     

爆炸烧结制备CuCr合金

介绍了铜铬合金的性能、应用及该材料现有的制备方法。提出了采用机械合金化制粉,进而进行爆炸烧结和后续热扩散处理的制取铜铬合金的方法,并初步进行了实验研究。研究结果表明,采用上述方法可以制造出高密度、组织均匀、晶粒细化的CuCr合金。在wCu∶wCr＝1∶1的条件下,可制出密度大于95%理论密度、硬度HV大于217的具有纳米晶粒的CuCr合金,明显优于热等静压、熔渗和电弧熔炼产品。