一种添加高活性Ti/2B纳米粉体材料的药型罩的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种添加高活性Ti/2B纳米粉体材料的药型罩的制备方法，属于纳米含能材料领域。本发明专利技术将制备的高活性Ti/2B纳米粉体材料，作为药型罩的高能活性组分，进行配方设计，并使用常规的炸药混合方法，制作钢制模具后，采用冷等静压成型，制备出药型罩，其密度达2.29g/cm3，入孔直径25mm，出孔直径达到35mm，能显著提高炸药装填密度、能量密度及爆炸毁伤效应，可应用于战斗部。本发明专利技术所提供的高活性Ti/2B纳米粉体材料作为添加剂的药型罩的制备工艺，采用了冷等静压成型工艺，其材料的活性基本没有损失。

A method for preparing a drug mask with high activity Ti/2B nano powder material

The invention relates to a preparation method of a shaped charge liner with high activity Ti/2B nano powder material, belonging to the field of nano energetic materials. The preparation of the high active Ti/2B nano powder material is used as the high active component of the liner for formulation design. After making the steel mold by conventional explosive mixing method, the liner is formed by cold isostatic pressing. The liner has a density of 2.29 g/cm 3, an inlet diameter of 25 mm, and an outlet diameter of 35 mm. The liner is capable of being made. The explosive loading density, energy density and explosion damage effect can be significantly improved, and can be applied to warhead. The high active Ti/2B nano-powder material provided by the invention is used as the preparation process of the additive for the medicine cover. The cold isostatic pressing molding process is adopted, and the activity of the material is basically not lost.

【技术实现步骤摘要】
一种添加高活性Ti/2B纳米粉体材料的药型罩的制备方法
本专利技术涉及一种添加高活性Ti/2B纳米粉体材料的药型罩的制备方法，属于纳米含能材料领域。
技术介绍
硼(B)作为一种高能燃烧剂，其燃烧热值达1264.17KJ/mol，这是众所公认的，而钛(Ti)也同样具有很高能量。美国、英国、以色列、俄罗斯等开展了广泛的基础研究，美国目前重点研制纳米B粉的制备及B粉与Ti粉的复合，在成型方面主要有冷等静压成型，液压成型以及粘结固化成型等多种成型方法；美国目前达到10g级的试验。在爆炸机理和能量释放研究方面，美国的克级试验爆温达到1900～2100℃；密度达1.87g/cm3，能量释放达23.71KJ/g，耐温达1400℃。药型罩的制造方法有很多，国内外传统的药型罩制造方法主要有：车削成形、冲压成形、旋压成形、锻造成形等。近年来，国内外对药型罩内部组织、药型罩制造方法及工艺对破甲性能之间的影响做了深入研究。结果表明，不仅罩的几何尺寸及精度以及表面质量对破甲性能有影响，其材料晶粒的大小、晶粒的取向以及结构等内部冶金学指标对破甲性能也有很大影响。因此，现代药型罩制造技术既要满足其外在质量要求，也要满足其内在性能要求，目的就是使药型罩能形成符合要求的射流。到目前为止，国内尚未见高活性的Ti/2B纳米粉体材料应用于制备活性药型罩的相关文献报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种添加高活性Ti/2B纳米粉体材料的药型罩的制备方法，该方法通过添加自制的高活性Ti/2B纳米粉体材料，调整药型罩组分配比，采用冷等静压技术成功制备出了高活性、高射流开孔直径的药型罩。本专利技术的目的是通过下述技术方案实现的。一种添加高活性Ti/2B纳米粉体材料的药型罩的制备方法，具体步骤如下：步骤一、将三氧化二硼及镁粉过80～200目筛，将三氧化二硼和镁粉混合均匀后，加热到450～500℃进行反应，持续反应1～1.5h后，降到室温，用稀盐酸冲洗，再用蒸馏水冲洗，过滤并烘干，得到干燥粉体。在干燥粉体中，加入硼氟酸钾(KBF4)和氟氢化钾(KHF2)的混合物，加热到500℃～900℃，持续反应1.5～2h，降到室温后，用稀盐酸冲洗，然后用蒸馏水冲洗，过滤并烘干得到单质硼粉体。所述三氧化二硼与镁粉的摩尔比为1:4～1:2；所述的稀盐酸浓度为30％～45％；所述KBF4和KHF2的混合质量比为19:15，分别占三氧化二硼质量的95％、75％；步骤二、在一定实验条件下，将步骤一所得单质硼粉体过30～80目筛，使用高能纳米冲磨机，采用干法球磨，同时采用循环冷却水保证球磨温度在20℃以下，采用直径为3.2mm的碳化钨合金磨球，不锈钢研磨罐与碳化钨合金磨球的容量比为10:1，碳化钨合金磨球与单质硼粉体用料质量比为65:1～85:1，球磨1～1.5h后，得到纳米硼粉。步骤三、在一定实验条件下，将步骤二所得纳米硼粉和粒径为40～100μm的钛粉，使用高能纳米冲磨机，采用湿法球磨，加入不锈钢研磨罐中混合；不锈钢研磨罐与碳化钨合金磨球的容量比为10:1，加入保护液，所述保护液的加入质量为所述钛粉和硼粉总质量的1/2，球磨速度300rpm～450rpm，1.5～2h后取出球磨产物，即得高活性Ti/2B纳米粉体。所述钛粉与纳米硼粉的摩尔比为1:2；所述的一定实验条件为低温(温度低于20℃)、干燥、氩气保护；所述的保护液为正己烷或正庚烷；步骤四、向高氯酸铵中加入环氧树脂混合均匀，然后加入铝粉、步骤三所得的高活性Ti/2B纳米粉体和RDX，混合均匀，干燥，得到活性炸药混合粉。采用冷等静压机，在药型罩模具中，进行压制成型，压力7～13MPa，压制成活性药型罩。所述高活性Ti/2B纳米粉体：高氯酸铵：铝粉：RDX：环氧树脂的质量比为(20～30)：5：12：(33～23)：1。所述的活性药型罩的厚度为d＝4mm，直径为Ф＝100mm。步骤一所述铝粉粒径为500nm；有益效果1、本专利技术所提供的高活性Ti/2B纳米粉体材料作为添加剂的药型罩的制备工艺，采用了冷等静压成型工艺，其材料的活性基本没有损失。2、制备的高活性Ti/2B药型罩，密度达2.29g/cm3，入孔直径25mm，出孔直径达到35mm，能显著提高炸药装填密度、能量密度及爆炸毁伤效应，可应用于战斗部。附图说明图1为药型罩在炸药中装填位置照片及其爆炸时装置照片；图2为药型罩爆炸试验结果照片。具体实施方式以下结合本专利技术实验结果给出实施例以对本专利技术作进一步说明：实施例1：一种添加高活性Ti/2B纳米粉体材料的药型罩的制备方法，具体步骤如下：(1)单质硼粉的合成将三氧化二硼及镁粉过80目筛后，称取三氧化二硼100g，镁粉180g，混合10min，加热到700℃，持续反应1h，降温后用浓度为30％的盐酸冲洗，然后用蒸馏水冲洗，过滤并烘干，得到产物待用。添加95g的KBF4及75g的KHF2混合物到上述产物中，加热到900℃，持续1h，降温后用浓度为30％的盐酸冲洗，然后用蒸馏水冲洗，过滤并烘干得到30g单质硼粉体。(2)纳米硼粉的制备在低温(低于20℃)、干燥、氩气保护下，将步骤一所得单质硼粉体过30目筛，使用高能纳米冲磨机，采用干法球磨，采用直径为3.2mm左右碳化钨合金磨球，不锈钢研磨罐与碳化钨合金磨球的容量比为10:1，碳化钨合金磨球与单质硼粉体用料质量比为70:1，球磨1～1.5h后，球磨速度250rpm，球磨1.5h后，得到纳米硼粉。(3)高活性Ti/2B纳米粉体的制备在低温(低于20℃)、干燥、氩气保护下，将所得的纳米硼粉和44μm的钛粉，使用高能纳米冲磨机，采用湿法球磨，纳米硼粉和44μm的钛粉以1:2的摩尔比混合，总重为260g，加入不锈钢研磨罐中，不锈钢研磨罐与碳化钨合金磨球的容量比为10:1，加入钛粉和硼粉总质量1/2的正己烷作保护液，球磨速度300rpm，2h后取出研磨产物，即得高活性Ti/2B纳米粉体，粒径为30～40nm。(4)药型罩的制备按照表1所述实施案例1药型罩的配比，称量高活性Ti/2B纳米粉体材料20g、高氯酸铵5g、铝粉(500nm)12g、RDX33g、环氧树脂1g；先向高氯酸铵中加入环氧树脂，混合均匀，然后依次加入铝粉(粒径为500nm)、RDX、高活性Ti/2B纳米粉体材料，机械混合均匀，干燥，得到活性炸药混合粉71g。采用冷等静压机，在螺旋罩模具中，压力为7MPa时，进行压制成型，得到药型罩，其高度h＝17mm，厚度为4mm，外直径为Ф72.3mm，密度为1.65g/cm3。(5)两种炸药药柱的成型称取常用的8701炸药粉体重830g，置于两种特制结构的模具(上模具：内直径Ф74.9mm，内高度h＝98mm，下部有一中心空腔为圆锥形，与药型罩大小一致，内直径Ф72.3mm；下模具：内直径Ф86.7mm，内高度h＝17mm)中，冷等静压成型为两部分，成型后二者总重810g，总高度h＝115mm，上药柱内直径Ф72.3mm、外直径Ф74.9mm，下药柱直径Ф86.7mm。(6)活性药型罩的爆炸实验将制备的药型罩置于所制备的上药柱中心空腔位置，上药柱位于下药柱上方，底部安装有铝合金柱。并用重胶漆进行黏合，进行地面爆炸实验(未加钢板)，测试其出入孔径及炸深情况，见表2。实施例2：一种添加高本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种添加高活性Ti/2B纳米粉体材料的药型罩的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：向高氯酸铵中加入环氧树脂混合均匀，然后加入铝粉、高活性Ti/2B纳米粉体和RDX，混合均匀，干燥，得到活性炸药混合粉；采用冷等静压机，在药型罩模具中，进行压制成型，压力7～13MPa，压制成活性药型罩；所述高活性Ti/2B纳米粉体：高氯酸铵：铝粉：RDX：环氧树脂的质量比为(20～30)：5：12：(33～23)：1。

【技术特征摘要】
1.一种添加高活性Ti/2B纳米粉体材料的药型罩的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：向高氯酸铵中加入环氧树脂混合均匀，然后加入铝粉、高活性Ti/2B纳米粉体和RDX，混合均匀，干燥，得到活性炸药混合粉；采用冷等静压机，在药型罩模具中，进行压制成型，压力7～13MPa，压制成活性药型罩；所述高活性Ti/2B纳米粉体：高氯酸铵：铝粉：RDX：环氧树脂的质量比为(20～30)：5：12：(33～23)：1。2.如权利要求1所述的一种添加高活性Ti/2B纳米粉体材料的药型罩的制备方法，其特征在于：所述高活性Ti/2B纳米粉体的制备方法为：步骤一、将三氧化二硼及镁粉过80～200目筛，将三氧化二硼和镁粉混合均匀后，加热到450～500℃进行反应，持续反应1～1.5h后，降到室温，用稀盐酸冲洗，再用蒸馏水冲洗，过滤并烘干，得到干燥粉体；在干燥粉体中，加入硼氟酸钾和氟氢化钾的混合物，加热到500℃～900℃，持续反应1.5～2h，降到室温后，用稀盐酸冲洗，然后用蒸馏水冲洗，过滤并烘干得到单质硼粉体；所述三氧化二硼与镁粉的摩尔比为1:4～1:2；所述的稀盐酸浓度为30％～45％；所述硼氟酸钾和氟氢化钾的混合质量比为19:15，分别占三氧化二硼质量的95％、75％；步骤二、在一定实验条件下，将步骤一所得单质...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘吉平，杨泽江，王凡非，
申请(专利权)人：北京理工大学，成都恒安警用装备制造有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11