[发明专利]一种安全高效的含能药柱成形方法

说明书

一种安全高效的含能药柱成形方法，包括以下步骤：预制丝材，包括氧化丝材和燃料丝材的组分设计和丝材制备；丝材成形，采用逐层堆积丝材，包括丝材堆积、丝材压紧、丝材固化。本发明提供的含能药柱成形方法，可显著提高药柱成形效率，保持与现有成形技术体系兼容从而确保了工艺的可实现性，利用逐层累加提高了成形的自由度和可控性；将不同化学特性的含能原材料分置于不同预制丝材中，可显著提高成形安全性。

技术领域

本发明属于含能材料制造技术领域，具体涉及一种安全高效的含能药柱成形方法。

背景技术

含能材料具有广泛的军用和民用基础，一般被成形为具有一定组分和外形的含能药柱使用。含能材料按照形态分为固体和液体两大类，其中固体含能材料在常温常压下为固态、凝胶态存在。本发明涉及的是固体含能药柱，可用于推进剂、发射药、燃气发生器、炸药等。

现有含能药柱成形方法主要基于“混料-压制/浇铸”工艺，存在缺陷不易控制、成形自由度低、不易调节组分、难以实现梯度化等问题。近年来，国内外基于增材制造原理，发展了含能药柱增材制造技术(3D打印)，该技术可分为两类，“挤出-固化”和“铺粉-固化”。基于“挤出-固化”原理的含能药柱3D打印技术，与现有含能药柱成形方法相比，具有良好匹配性，工艺原理较为简单的优点，但存在固相含量低、性能较差、效率不足的问题；基于“铺粉-固化”原理的含能药柱3D打印技术，利用粉末含能原材料直接成形含能药柱，有望解决固相含量低、效率不足的问题，但对大量粉末含能原材料的直接操作，使得工艺安全性难以保证，且该技术与现有含能材料成形技术体系相差较大，实施难度较大。

面向高性能高可控含能药柱的发展需要，急需发展一种高效安全的成形方法，克服现有混料-压制/浇铸成形技术和现有3D打印成形技术的不足，可安全、高效成形具有复杂结构的含能药柱。

发明内容

针对现有技术的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种具有安全性高、效率高的特点，可用于高性能高可控含能药柱的成形方法，所述含能药柱可用于推进剂、发射药、燃气发生器、弹射器、炸药等。

一种安全高效的含能药柱成形方法，包括以下步骤：

步骤1、预制丝材，包括组分设计和丝材制备；

步骤2、丝材成形，采用逐层堆积丝材。

进一步的，步骤1中所述组分设计，将含能药柱的所有组分至少分为两组，分别用于制备氧化丝材和燃料丝材。

进一步的，所述氧化丝材是含能药柱释能过程中主要提供氧化功能组分所制备的丝材为粘接剂丝材或粘接剂+纤维复合丝材。

进一步的，所述粘接剂丝材包含55％-75％的含能化合物、10％-15％的粘合剂、10％-15％的固化剂、0-5％的氢化物或炭黑或石墨可燃剂、2％-5％的工艺添加剂、3％-5％的其他添加剂；所述粘接剂+纤维复合丝材包含45％-70％的含能化合物、10％-15％的粘合剂、10％-15％的固化剂、0-5％的氢化物或炭黑或石墨可燃剂、2％-5％的工艺添加剂、3％-5％的其他添加剂、5％-10％的碳纤维。

进一步的，所述燃料丝材是含能药柱释能过程中主要提供燃料功能组分所制备的丝材为粘接剂丝材、纤维丝材或粘接剂+纤维复合丝材。

进一步的，所述粘接剂丝材包含55％-85％的氢化物或炭黑或石墨可燃剂、0％-5％的含能化合物、5％-15％的粘合剂、5％-15％的固化剂、2％-5％的工艺添加剂、3％-5％的其他添加剂；所述纤维丝材包含100％的可燃金属丝纤维；所述粘接剂纤维复合丝材包含50％-85％的可燃金属丝纤维、0％-5％的氢化物或炭黑或石墨可燃剂、0％-5％的含能化合物、5％-15％的粘合剂、5％-15％的固化剂、2％-5％的工艺添加剂、3％-5％的其他添加剂。

进一步的，步骤2中所述逐层堆积丝材包括丝材堆积、丝材压紧和丝材固化，所述丝材堆积、丝材压紧、丝材固化同步进行。