含锆活性材料动态压缩力学性能

陈 鹏，袁宝慧，孙兴昀，屈可朋，全嘉林

(西安近代化学研究所， 西安 710065)

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1 引言

战斗部是各类弹药和导弹等武器系统的有效载荷，是对特定目标起到直接破坏作用的终端毁伤系统。而破片作为战斗部内部最小的毁伤元，通过内部装药爆炸驱动作用，利用毁伤元的动能侵彻毁伤目标[1,2]。对于壳体较厚的来袭导弹或者防护较强的飞机类目标，仅依靠动能侵彻无法达到摧毁的目的，因此，若增加动能和化学能相互耦合作用，可以较大提高毁伤威力。

活性破片是一种特殊的含能材料，通过在高聚物中填充金属、金属间化合物等非炸药成分的含能粉体，再经过特殊工艺制备而成的反应材料，既具有金属强度，在高速冲击作用下又能快速发生反应，释放能量[3-5]。研究表明，当活性破片以约1 500 m/s的速度与目标碰撞时，所释放的化学能约为动能的5倍，如果使用活性破片代替惰性破片将会在很大程度上提高战斗部的杀伤威力[6-10]。含锆活性材料是在PTFE基体中添加活性金属成分Al、Zr 、W，具有金属强度，同时，可以增加材料在冲击反应过程中的能量释放。

活性破片在冲击过程中受到复杂的高应变率加载，因此研究活性破片在高应变率加载下的力学性能非常重要。根据活性材料不同的加载应变率选择不同的加载方式，当应变率<0.1 s-1时，使用准静态试验机进行加载；当应变率0.1～102s-1时，使用落锤加载；加载高应变率(102～104s-1)时，使用分离式霍普金森杆(SHPB)加载[11]。目前，关于活性破片的研究主要集中在材料配方和制备工艺[12-14]、冲击靶板的释能和毁伤效应[15-19]、活性破片引燃油箱或引爆屏蔽装药效果等[8,10]，也有相关文献研究了活性材料在高速冲击作用下的力学性能[20-21]。

本文采用分离式霍普金森压杆(split hopkinson pressure bars，SHPB)对活性材料开展研究，得到了活性材料高应变率加载下的反应特性和力学曲线，并拟合了材料的本构模型参数。……