1、火 工 品I N I T I A T O R S&P Y R O T E C H N I C S文章编号：1 0 0 3-1 4 8 0（2 0 2 3）0 1-0 0 1 6-0 6C u/N i 复 合 爆 炸 箔 的 制 备 及 其 电 爆 性 能 研 究陈 航，唐 书 缘，刘 佳 兴，周 全，代 波，任 勇（西 南 科 技 大 学 环 境 友 好 能 源 材 料 国 家 重 点 实 验 室，四 川 绵 阳，6 2 1 0 1 0）摘 要：采 用 磁 控 溅 射、光 刻 及 湿 法 刻 蚀 等 工 艺 制 备 了 厚 度 为 3 m 的 C u 爆 炸 箔、N i 爆 炸 箔 以 及 C
2、 u/N i 复 合 爆 炸箔，采 用 X R D、S E M 及 E D S 对 样 品 进 行 物 相 及 截 面 形 貌 表 征，并 对 爆 炸 箔 电 阻 及 其 电 爆 性 能 进 行 测 试。结 果 表 明：随着 N i 元 素 的 增 加，复 合 爆 炸 箔 电 阻 逐 渐 增 大；在 1 0 0 0 V 充 电 电 压 下，C u 膜 厚 度 为 3 0 0 n m、N i 膜 厚 度 为 2 0 0 n m、调 制周 期 为 6 的 C u/N i 复 合 爆 炸 箔（C u 3 0 0 N i 2 0 0)6 的 爆 发 电 流 是 C u 爆 炸 箔 的 2.3 3 倍，
3、是 N i 爆 炸 箔 的 1.5 6 倍；其 爆 发 功 率 是C u 爆 炸 箔 的 3.8 1 倍，是 N i 爆 炸 箔 的 1.4 5 倍；其 能 量 利 用 率 为 3 0.9 6%，是 C u 爆 炸 箔 的 1.2 9 倍，是 N i 爆 炸 箔 的 1.2 8 倍。关键词：爆 炸 箔；C u/N i；电 爆 性 能；磁 控 溅 射中图分类号：T J 4 5 0.3 文献标识码：A D O I：1 0.3 9 6 9/j.i s s n.1 0 0 3-1 4 8 0.2 0 2 3.0 1.0 0 4P r e p a r a t i o n a n d S t u d y
4、o n E l e c t r i c a l P e r f o r m a n c e o f C u/N i E x p l o d i n g F o i lC H E N H a n g，T A N G S h u-y u a n，L I U J i a-x i n g，Z H O U Q u a n，D A I B o，R E N Y o n g(S t a t e K e y L a b o r a t o r y o f E n v i r o n m e n t-f r i e n d l y E n e r g y M a t e r i a l s,S o u t h w
5、 e s t U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y,M i a n y a n g,6 2 1 0 1 0)A b s t r a c t：T h e C u,N i a n d C u/N i e x p l o d i n g f o i l s w i t h 3 m t h i c k n e s s w e r e p r e p a r e d b y m a g n e t r o n s p u t t e r i n g,p h o t o l i t h o g r a p h y a
6、 n d w e t e t c h i n g.X R D,S E M a n d E D S w e r e u s e d t o c h a r a c t e r i z e t h e p h a s e a n d c r o s s-s e c t i o n a l m o r p h o l o g y o ft h e s a m p l e s,t h e r e s i s t a n c e a n d t h e e l e c t r o e x p l o s i v e p e r f o r m a n c e o f t h e e x p l o d
7、i n g f o i l s w e r e t e s t e d.T h e r e s u l t s s h o w t h a t w i t ht h e i n c r e a s e o f N i e l e m e n t,t h e r e s i s t a n c e o f t h e e x p l o d i n g f o i l g r a d u a l l y i n c r e a s e.U n d e r 1 0 0 0 V c h a r g i n g v o l t a g e,t h e e x p l o s i o nc u r r
8、e n t o f t h e(C u 3 0 0 N i 2 0 0)6 s a m p l e,w h i c h h a s 3 0 0 n m t h i c k n e s s o f C u f i l m a n d 2 0 0 n m t h i c k n e s s o f N i f i l m a s a p e r i o d a n d at o t a l o f 6 p e r i o d s,i s 2.3 3 t i m e s t h a t o f t h e C u e x p l o d i n g f o i l,1.5 6 t i m e s t
9、 h a t o f t h e N i e x p l o d i n g f o i l,a n d t h e e x p l o s i o n p o w e r i s3.8 1 t i m e s t h a t o f C u e x p l o s i o n f o i l a n d 1.4 5 t i m e s t h a t o f N i e x p l o s i o n f o i l.T h e e n e r g y u t i l i z a t i o n r a t e o f t h e(C u 3 0 0 N i 2 0 0)6s a m p l
10、 e i s 3 0.9 6%,w h i c h i s 1.2 9 t i m e s t h a t o f t h e C u e x p l o s i o n f o i l a n d 1.2 8 t i m e s t h a t o f t h e N i e x p l o s i o n f o i l.K e y w o r d s：E x p l o d i n g f o i l；C u/N i；E l e c t r o e x p l o s i v e p e r f o r m a n c e；M a g n e t r o n s p u t t e r
11、i n g爆 炸 箔 起 爆 系 统 因 其 安 全 性 好、环 境 适 应 性 强、作 用 时 间 短 等 特 点，被 广 泛 应 用 于 航 空 航 天、武 器 弹药 以 及 民 用 爆 破 等 领 域 1-2。现 有 的 爆 炸 箔 起 爆 系 统 能量 利 用 率 低，需 要 依 靠 大 容 量 电 容 以 及 较 高 电 压 起爆，不 利 于 系 统 微 型 化 发 展。其 中 的 爆 炸 箔 起 到 将 输入 电 能 转 换 为 飞 片 动 能 的 作 用，提 高 爆 炸 箔 的 能 量 利用 率，有 利 于 减 小 电 容 和 起 爆 电 压，从 而 实 现 系 统 小型 化 3
12、。近 年 来，广 大 科 研 学 者 开 展 了 大 量 提 高 爆 炸箔 的 能 量 利 用 率 研 究。李 艺、钱 勇 等 4-5 研 究 发 现 圆 形桥 翼 爆 炸 箔 电 流 能 更 为 有 效 地 被 利 用；周 密、付 秋 菠等 6-8 开 展 了 对 爆 炸 箔 厚 度 及 桥 区 尺 寸 的 研 究，通 过 优化 相 关 参 数 得 到 桥 区 尺 寸 与 爆 炸 箔 厚 度 的 最 优 匹 配值；同 时，开 展 了 大 量 对 爆 炸 箔 材 料 的 研 究，如 C u、A l 9、N i-C r 1 0-1 1、A l/N i 1 2-1 5、A l/C u O 1 6-
13、1 8 以 及2 0 2 3 年 0 2 月 2 0 2 3 年 第 1 期收 稿 日 期：2 0 2 2-0 8-2 3作 者 简 介：陈 航（1 9 9 4-），男，在 读 硕 士 研 究 生，从 事 新 型 火 工 品 研 究。通 讯 作 者：任 勇（1 9 8 1-），男，研 究 员，从 事 微 加 工 技 术 研 究。基 金 项 目：西 南 科 技 大 学 环 境 友 好 能 源 材 料 国 家 重 点 实 验 室 自 主 课 题（N o.2 0 f s k y 2 3,N o.2 1 f s k y 2 7）。火 工 品2 0 2 3 年 0 2 月 1 7C u/A l/N i
14、1 9-2 0 等，研 究 表 明 多 层 膜 结 构 有 助 于 提 升 爆炸 箔 的 等 离 子 体 输 运 能 力。传 统 C u 爆 炸 箔 能 量 利 用 率 较 低 且 易 氧 化，N i 与C u 同 属 于 面 心 立 方 结 构，并 且 N i 具 有 良 好 的 机 械 性能 以 及 不 易 被 氧 化 的 特 性。为 此，本 研 究 采 用 磁 控 溅射、光 刻 及 湿 法 刻 蚀 工 艺 制 备 C u、N i 以 及 C u/N i 复 合 爆炸 箔，并 对 制 备 的 爆 炸 箔 的 电 爆 性 能 进 行 研 究。1 实 验 样 品 制 备实 验 设 计 6 组
15、样 品，分 别 为 纯 C u 爆 炸 箔、纯 N i爆 炸 箔 以 及 C u/N i 复 合 爆 炸 箔，其 中 C u/N i 复 合 爆 炸箔 以 5 0 0 n m 为 周 期，共 6 周 期，其 结 构 表 示 为(C u xN i 5 0 0-x)6，其 中 x 代 表 单 层 C u 膜 厚 度，分 别 为 4 0 0，3 0 0，2 0 0，1 0 0 n m，6 组 样 品 总 膜 厚 均 为 3 m，样 品结 构 如 图 1 所 示。图 1 爆 炸 箔 结 构 示 意 图F i g.1 S t r u c t u r e d i a g r a m o f e x p l
16、 o d i n g f o i l s首 先 将 3 2 m m 3 2 m m 1 m m 的 Z T A 陶 瓷 反 射 片分 别 置 于 丙 酮、去 离 子 水、酒 精 中，超 声 清 洗 1 5 m i n后 用 氮 气 吹 干，再 将 反 射 片 用 离 子 刻 蚀 进 行 轰 击，进一 步 去 除 表 面 的 杂 质，同 时 有 利 于 增 强 爆 炸 箔 与 反 射片 的 结 合 力。采 用 J G P 5 6 0 型 磁 控 溅 射 进 行 C u 膜 和N i 膜 生 长，然 后 对 得 到 的 样 品 进 行 爆 炸 箔 图 形 制 备，主 要 步 骤 包 括：匀 胶、前
17、 烘、曝 光、后 烘、显 影、刻蚀、清 洗 等 2 1，最 后 通 过 裁 切 得 到 单 个 爆 炸 箔 样 品。爆 炸 箔 设 计 尺 寸 为 0.2 5 m m(L)0.3 2 m m(W)3 m(d)。2 样 品 表 征2.1 X 射 线 衍 射 分 析利 用 日 本 R i g a k u 公 司 生 产 的 S m a r t L a b 型 X 射 线衍 射 仪，对 制 备 的 不 同 爆 炸 箔 样 品 在 2 0 8 0 进 行 扫描，得 到 的 衍 射 图 谱 如 图 2 所 示。图 2 不 同 爆 炸 箔 X R D 图F i g.2 X R D f i g u r e
18、s o f d i f f e r e n t e x p l o d i n g f o i l s由 图 2 可 知 2 值 4 3.3 1 6、5 0.4 4 8、7 4.1 2 4 分 别对 应 C u 的(1 1 1)、(2 0 0)和(2 2 0)晶 面，2 值 4 4.5 0 7、5 1.8 4 6、7 6.3 7 分 别 对 应 N i 的(1 1 1)、(2 0 0)和(2 2 0)晶面。并 且 可 以 看 出 C u、N i 膜 以 多 晶 形 式 存 在，具 有较 好 的 结 晶 度，同 时 可 以 看 出 样 品 没 有 C u O 和 N i O的 衍 射 峰，说 明
19、 样 品 几 乎 未 被 氧 化。从 图 2(b)可 以 看出 随 着 周 期 内 C u 膜 厚 度 的 减 小、N i 膜 厚 度 的 增 加，C u 衍 射 峰 强 度 逐 渐 减 小，N i 衍 射 峰 强 度 逐 渐 增 强。2.2 扫 描 电 镜 及 能 谱 分 析采 用 德 国 C a r l Z e i s s 公 司 生 产 的 S i g m a 3 0 0 型 场 发射 扫 描 电 子 显 微 镜，对 复 合 爆 炸 箔 截 面 进 行 结 构 表征，结 果 如 图 3 所 示。由 图 3 可 以 看 出 复 合 爆 炸 箔 清晰 的 多 层 结 构，且 膜 厚 以 及
20、周 期 内 C u 与 N i 的 厚 度 与实 验 设 计 一 致。（a）(C u4 0 0N i1 0 0)6（b）(C u3 0 0N i2 0 0)6图 3 爆 炸 箔 截 面 S E M 图F i g.3 C r o s s-s e c t i o n S E M i m a g e o f e x p l o d i n g f o i l s同 时 对 复 合 爆 炸 箔 截 面 元 素 分 布 进 行 E D S 测 试，测 试 结 果 如 图 4 所 示。由 图 4 可 以 看 出 爆 炸 箔 明 显 的层 状 元 素 分 布，但 是 C u 膜 与 N i 膜 之 间 存
21、在 一 定 的 扩C u(C u 4 0 0/N i 1 0 0)6(C u 3 0 0/N i 2 0 0)6(C u 2 0 0/N i 3 0 0)6(C u 1 0 0/N i 4 0 0)6 N i3 m2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 02/I/a.u.N i(1 1 1)N i(2 0 0)N i(2 2 0)I/a.u.2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 02/C u(1 1 1)N i(1 1 1)C u(2 0 0)N i(2 0 0)C u(2 2 0)N i(2 2 0)(C u 1 0 0 N i 4 0 0)6(C u 2 0 0
22、N i 3 0 0)6(C u 3 0 0 N i 2 0 0)6(C u 4 0 0 N i 1 0 0)6（a）C u 爆 炸 箔2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 02/I/a.u.C u(2 0 0)C u(2 2 0)C u(1 1 1)（b）C u/N i 爆 炸 箔（c）N i 爆 炸 箔陈航等：C u/N i 复合爆炸箔的制备及其电爆性能 研究1 8 2 0 2 3 年 第 1 期散 现 象，其 主 要 原 因 为 磁 控 溅 射 时 间 较 长，较 高 的 温度 导 致 界 面 之 间 元 素 扩 散。图 4 爆 炸 箔 截 面 E D S 图F i g.4
23、C r o s s-s e c t i o n E D S i m a g e o f e x p l o d i n g f o i l2.3 爆 炸 箔 电 阻 测 试采 用 T o n g h u i T H 2 5 1 2 B+型 直 流 低 电 阻 测 试 仪 测试 C u/N i 复 合 爆 炸 箔、纯 C u 爆 炸 箔 以 及 纯 N i 爆 炸 箔的 电 阻，测 试 结 果 如 表 1 所 示。表 1 不 同 爆 炸 箔 电 阻T a b.1 T h e e l e c t r i c a l r e s i s t a n c e o f d i f f e r e n t
24、 e x p l o d i n g f o i l s样 品 测 试 数 量 平 均 电 阻/m C u 5 1 4.9 1(C u 4 0 0 N i 1 0 0)6 5 2 2.1 7(C u 3 0 0 N i 2 0 0)6 5 2 7.9 6(C u 2 0 0 N i 3 0 0)6 5 4 0.4 8(C u 1 0 0 N i 4 0 0)6 5 6 1.3 2N i 5 8 3.4 7由 表 1 可 以 看 出，纯 C u 爆 炸 箔 电 阻 最 小，纯 N i爆 炸 箔 电 阻 最 大，C u/N i 复 合 爆 炸 箔 随 着 周 期 内 N i厚 度 的 增 加 电
25、阻 逐 渐 增 大。3 电 爆 炸 性 能 测 试3.1 试 验 装 置电 爆 炸 性 能 试 验 装 置 如 图 5 所 示，主 要 包 括 高 压脉 冲 功 率 源、爆 炸 箔 起 爆 装 置 以 及 信 号 采 集 装 置。图 5 中 高 压 脉 冲 功 率 源 可 提 供 0 2 6 0 0 V 高 压，为 0.2 F 电 容 器 充 电，同 时 为 爆 炸 箔 起 爆 装 置 提 供 脉冲 高 压。信 号 采 集 装 置 主 要 包 括 电 压、电 流 信 号 采 集装 置 以 及 数 据 存 储 装 置，其 中 电 压 采 用 A g i l e n t 1 0 0 7 6 B 型
26、高 压 探 头 采 集，电 流 采 用 P I N T E C H D K-3 5 0 0 型 柔 性电 流 探 头 采 集，采 集 到 的 电 压、电 流 信 号 用 T e k t r o n i xM D O 4 1 0 4 C 型 示 波 器 记 录 储 存。图 5 电 爆 炸 试 验 装 置 示 意 图F i g.5 S c h e m a t i c d i a g r a m o f e l e c t r o e x p l o s i v e t e s t d e v i c e3.2 起 爆 回 路 电 阻、电 感 测 试在 起 爆 回 路 中 引 出 了 部 分 电 缆
27、，以 确 保 试 验 安 全性 以 及 避 免 仪 器 损 坏，但 是 电 缆 的 引 入 增 加 了 起 爆 回路 的 总 电 感 和 总 电 阻，使 得 功 率 源 输 出 能 量 部 分 浪 费在 起 爆 回 路 中，从 而 导 致 系 统 能 量 利 用 率 降 低。所 以，在 测 试 电 爆 炸 参 数 前 对 起 爆 回 路 短 接，得 到 在 充 电 电压 为 2 0 0 0 V、电 容 为 0.2 F 时 回 路 电 流 随 时 间 的 变 化曲 线，如 图 6 所 示。图 6 起 爆 回 路 短 路 电 流 曲 线F i g.6 D e t o n a t i n g c i
28、 r c u i t s h o r t-c i r c u i t c u r r e n t c u r v e由 图 6 可 以 看 出 电 流 曲 线 满 足 美 军 标 M I L-D T L-2 3 6 5 9 D 中 指 出 的 脉 冲 功 率 源 短 路 放 电 时，电 流 至 少包 含 5 个 等 间 隔 振 幅 逐 渐 减 小 的 波 形。根 据 R-L-C 电路 放 电 理 论 推 导 出 计 算 公 式 2 2：式（1）（2）中：L 为 电 感，n H；T 为 电 流 曲线 震 荡 周 期，s；C 为 电 容，F；I 1、I 2 为 初 始 2 个电 流 峰 值，A；R
29、 为 回 路 电 阻，m。根 据 公 式（1）（2）及 短 路 电 流 曲 线，计 算 得 到 回 路 总 电 感 为2 7 0 n H，总 电 阻 为 1 3 5 m。3.3 电 爆 炸 曲 线 测 试首 先 对 C u 爆 炸 箔 样 品 在 1 0 0 0，1 5 0 0，2 0 0 0，21222 124 l nI TLC I-|=+|122l nI LRT I=|（1）（2）-2 0 0 0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 1 0 0 0t/n s-1.5-1.0-0.500.51.01.5I/k A（a）C u/N i 分 布（b）C u 分 布（c）N i 分 布
30、示 波 器高 压 脉 冲 功 率 源信 号 采 集 装 置爆 炸 箔 起 爆 装 置火 工 品2 0 2 3 年 0 2 月 1 95 0 0 V 充 电 电 压 下 进 行 电 爆 炸 性 能 测 试，测 试 得 到 的电 流、电 压 随 时 间 变 化 曲 线 如 图 7 所 示。图 7 C u 爆 炸 箔 在 不 同 充 电 电 压 下 伏 安 特 性 曲 线F i g.7 V o l t a g e a n d c u r r e n t c u r v e s o f C u e x p l o d i n g f o i l u n d e rd i f f e r e n t c
31、 h a r g i n g v o l t a g e s定 义 峰 值 电 压 时 刻 为 爆 炸 箔 爆 发 时 刻，则 爆 发 功率、沉 积 能 量 以 及 能 量 利 用 率 的 计 算 公 式 为：式（3）（5）中：P b 为 爆 发 功 率，k W；U b 为 峰值 电 压，V；I b 为 爆 发 电 流，A；W 为 沉 积 能 量，m J；t b 为 峰 值 电 压 时 刻，s；为 能 量 利 用 率；C 为 容 器，F；U 0 为 充 电 电 压，V。结 合 公 式（3）（5）得 到C u 爆 炸 箔 在 不 同 充 电 电 压 下 的 电 爆 炸 参 数，如 表 2所 示。
32、表 2 C u 爆 炸 箔 在 不 同 充 电 电 压 下 的 电 爆 炸 参 数T a b.2 E l e c t r o e x p l o s i v e p a r a m e t e r s o f C u e x p l o d i n g f o i lu n d e r d i f f e r e n t c h a r g i n g v o l t a g e s充 电电 压U 0/V峰 值电 流I/A峰 值电 压U b/V爆 发电 流I b/A爆 发时 刻t b/s电 流密 度J b/（A c m-2）爆 发功 率P b/k W沉 积能 量W/m J能 量利用 率/%1
33、0 0 0 7 8 0 3 8 0 2 4 0 0.5 7 2 2.5 0 1 079 1.2 2 3.8 4 2 3.8 41 5 0 0 1 2 0 0 1 0 6 0 1 0 0 0 0.2 9 2 1.0 4 1 081 0 6 0 4 1.5 0 1 8.4 42 0 0 0 1 6 2 0 1 3 0 0 1 0 6 0 0.2 2 0 1.1 0 1 081 3 7 8 5 3.3 6 1 3.3 42 5 0 0 2 1 8 0 1 4 8 0 1 5 8 0 0.1 7 2 1.6 5 1 082 3 3 8 5 0.5 3 8.0 8由 图 7 及 表 2 可 以 看 出，
34、随 着 充 电 电 压 的 升 高，C u 爆 炸 箔 峰 值 电 流、峰 值 电 压 均 升 高，电 爆 炸 产 生时 间 更 快，同 时 可 以 看 出 在 4 种 充 电 电 压 下，爆 炸 箔的 爆 发 电 流 密 度 较 大，均 超 过 了 1 07A c m-2，根 据 导体 电 爆 炸 判 据 2 3，判 定 C u 爆 炸 箔 在 4 种 充 电 电 压 下均 发 生 了 电 爆 炸。此 外，可 以 发 现 2 0 0 0 V 和 2 5 0 0 V充 电 电 压 下，C u 爆 炸 箔 峰 值 电 压 出 现 时 刻 先 于 峰 值电 流 时 刻，电 爆 炸 产 生 后 多
35、余 的 能 量 被 浪 费 在 回 路 之中，虽 然 在 2 0 0 0 V 和 2 5 0 0 V 起 爆 电 压 下 爆 炸 箔 沉 积能 量 更 多，但 由 于 初 始 输 入 能 量 较 高，导 致 爆 炸 箔 能量 利 用 率 较 低。在 1 5 0 0 V 起 爆 时，峰 值 电 流 与 峰 值电 压 出 现 时 刻 相 近，说 明 该 起 爆 电 压 与 起 爆 回 路 较 为匹 配，能 量 利 用 率 较 高。在 1 0 0 0 V 时，虽 然 电 压 峰值 时 间 较 为 滞 后，但 由 于 初 始 输 入 能 量 较 低，爆 炸 箔最 终 能 量 利 用 率 较 高。考 虑
36、 到 C u 爆 炸 箔 在 1 0 0 0 V 和1 5 0 0 V 充 电 电 压 下 的 能 量 利 用 率，以 及 N i 的 加 入 会使 爆 炸 箔 初 始 电 阻 增 大，认 为 在 1 0 0 0 V 和 1 5 0 0 V 充电 电 压 下 对 爆 炸 箔 的 研 究 更 有 意 义。因 此，在 1 0 0 0 V 和 1 5 0 0 V 充 电 电 压 下 对 6 组 样品 进 行 了 电 爆 炸 测 试，测 试 伏 安 特 性 曲 线 如 图 8 所 示。相 关 电 爆 炸 参 数 如 表 3 所 示。结 合 图 8 和 表 3 可 以 看 出 同 一 个 样 品 随 着
37、 充 电 电压 的 升 高，其 峰 值 电 流、峰 值 电 压 以 及 爆 发 电 流 均 升高，在 1 0 0 0 V 下 I b(C u3 0 0N i2 0 0)6 I b N i I b C u，I b(C u3 0 0N i2 0 0)6是I b C u 的 2.3 3 倍，是 I b N i 的 1.5 6 倍。随 着 充 电 电 压 的 升高 爆 炸 箔 爆 发 时 刻 逐 渐 前 移，在 相 同 的 充 电 电 压 下，随 着 周 期 内 N i 厚 度 的 增 加，爆 炸 箔 的 爆 发 时 间 越 短。其 主 要 原 因 为 N i 元 素 的 加 入，增 加 了 爆 炸
38、箔 的 初 始电 阻，当 爆 炸 箔 桥 区 通 过 大 电 流 时，由 于 电 阻 产 生 的焦 耳 热 效 应，桥 区 会 快 速 熔 化 为 液 态 金 属。当 桥 区 温度 继 续 升 高，液 态 金 属 被 加 热 到 气 态，产 生 的 金 属 蒸汽 具 有 较 高 的 压 强，当 桥 区 金 属 全 部 蒸 发，此 时 电 阻达 到 最 大 值，同 时 产 生 的 金 属 蒸 汽 不 断 向 外 膨 胀，爆炸 箔 两 端 的 高 压 会 击 穿 金 属 蒸 汽，最 终 产 生 等 离 子 体羽。同 时 看 出 在 1 5 0 0 V 下，C u/N i 复 合 爆 炸 箔 以 及
39、N i 爆 炸 的 峰 值 电 压 时 刻 先 于 峰 值 电 流 时 刻，说 明 爆 炸箔 与 该 电 压 匹 配 度 不 高，最 终 导 致 能 量 利 用 率 较 低。而 在 1 0 0 0 V 下，C u/N i 复 合 爆 炸 箔 的 爆 发 电 流 密 度、爆 发 功 率 比 C u、N i 爆 炸 箔 大，其 中 P b(C u3 0 0N i2 0 0)6是 P b C u的 3.8 1 倍，是 P b N i 的 1.4 5 倍，(C u3 0 0N i2 0 0)6为 3 0.9 6%，b b bP U I=0dbtW U I t=202 WC U=（3）（4）（5）U/V
40、(I/A)-8 0 0-6 0 0-4 0 0-2 0 002 0 06 0 01 0 0 01 2 0 01 4 0 08 0 04 0 04 0 08 0 0U/V(I/A)-8 0 0-6 0 0-4 0 0-2 0 002 0 06 0 01 0 0 01 2 0 01 4 0 00 1 2 4t/s3电 流电 压 t=3 0 4 n s电 流电 压 t=-1 1 6 n s0 1 2 4t/s32 0 0 08 0 0U/V(I/A)-1 6 0 0-1 2 0 0-8 0 004 0 01 6 0 02 4 0 01 2 0 0-4 0 0电 流电 压 t=-1 0 4 n s0
41、1 2 4t/s3U/V(I/A)-1 6 0 0-1 2 0 0-8 0 0-4 0 004 0 08 0 01 2 0 01 6 0 02 0 0 02 4 0 0(a)U 0=1 0 0 0 V(b)U 0=1 5 0 0 V(c)U 0=2 0 0 0 V(d)U 0=2 5 0 0 V电 流电 压 t=3 2 n s0 1 2 4t/s3陈航等：C u/N i 复合爆炸箔的制备及其电爆性能 研究2 0 2 0 2 3 年 第 1 期比 其 他 C u/N i 复 合 爆 炸 箔 高，是 C u 的 1.2 9 倍，N i 的 1.2 8 倍。图 8 不 同 爆 炸 箔 在 不 同 充
42、 电 电 压 下 伏 安 特 性 曲 线F i g.8 V o l t a g e a n d c u r r e n t c u r v e s o f d i f f e r e n t e x p l o d i n g f o i l s a t d i f f e r e n t c h a r g i n g v o l t a g e s表 3 爆 炸 箔 在 充 电 电 压 为 1 0 0 0 V 和 1 5 0 0 V 下 的 电 爆 炸 参 数T a b.3 E l e c t r o e x p l o s i v e p a r a m e t e r s o f e
43、x p l o d i n g f o i l s u n d e r c h a r g i n g v o l t a g e o f 1 0 0 0 V,1 5 0 0 V样 品充 电电 压U0/V峰 值电 流I/A峰 值电 压Ub/V爆 发电 流Ib/A爆 发时 刻tb/s电 流密 度Jb/(A c m-2)爆 发功 率Pb/k W沉 积能 量W/m J能 量 利用 率/%C u1 0 0 0 7 8 0 3 8 0 2 4 0 0.5 7 2 2.5 0 1 079 1.2 2 3.8 4 2 3.8 41 5 0 0 1 2 0 0 1 0 6 0 1 0 0 0 0.2 9 2
44、1.0 4 1 081 0 6 0.0 4 1.5 0 1 8.4 4(C u 4 0 0 N i 1 0 0)61 0 0 0 7 6 0 6 6 0 5 6 0 0.3 9 6 5.8 3 1 073 6 9.6 2 8.2 7 2 8.2 71 5 0 0 1 1 8 0 1 2 0 0 1 0 2 0 0.2 4 4 1.0 6 1 081 2 2 4.0 4 1.4 6 1 8.4 3(C u 3 0 0 N i 2 0 0)61 0 0 0 7 2 0 6 2 0 5 6 0 0.3 7 2 5.8 3 1 073 4 7.2 3 0.9 6 3 0.9 61 5 0 0 1 1
45、6 0 1 0 4 0 7 8 0 0.2 2 4 8.1 3 1 078 1 1.0 4 0.3 1 1 7.9 2(C u 2 0 0 N i 3 0 0)61 0 0 0 6 6 0 6 4 0 5 6 0 0.2 3 6 5.8 3 1 073 5 8.4 1 9.8 6 1 9.8 61 5 0 0 1 2 0 0 8 0 0 7 4 0 0.1 5 6 7.7 1 1 075 9 2.0 2 3.6 4 1 0.5 1(C u 1 0 0 N i 4 0 0)61 0 0 0 6 2 0 7 8 0 5 2 0 0.1 9 2 5.4 2 1 074 0 5.6 2 1.0 4 2
46、 1.0 41 5 0 0 9 4 0 1 0 0 0 6 0 0 0.1 2 8 6.2 5 1 076 0 0.0 2 7.1 4 1 2.0 6N i1 0 0 0 5 8 0 6 4 0 3 6 0 0.1 9 2 3.7 5 1 072 3 0.0 2 4.1 4 2 4.1 41 5 0 0 9 0 0 8 0 0 4 8 0 0.1 2 8 5.0 0 1 073 8 4.0 3 2.2 6 1 4.3 44 结 论（1）通 过 磁 控 溅 射、光 刻 及 湿 法 刻 蚀 等 工 艺 制备 出 厚 度 为 3 m 的 纯 C u 爆 炸 箔、纯 N i 爆 炸 箔 以 及C u/
47、N i 复 合 爆 炸 箔。（2）利 用 X R D 对 不 同 爆 炸 箔 进 行 物 相 分 析，发现 对 应 C u、N i 元 素 特 征 峰，无 氧 化 物 峰 出 现，爆 炸箔 结 晶 性 良 好。利 用 S E M 及 E D S 分 析，发 现 爆 炸 箔总 厚 度 及 周 期 膜 厚 与 实 验 设 计 一 致。（3）通 过 电 爆 炸 测 试 平 台 对 不 同 爆 炸 箔 进 行 电爆 炸 性 能 测 试，发 现 N i 的 加 入 能 增 加 爆 炸 箔 的 初 始电 阻，在 1 0 0 0 V 下，(C u 3 0 0 N i 2 0 0)6 爆 发 电 流 是 C
48、u 爆炸 箔 的 2.3 3 倍，是 N i 爆 炸 箔 的 1.5 6 倍；爆 发 功 率 是C u 爆 炸 箔 的 3.8 1 倍，是 N i 爆 炸 箔 的 1.4 5 倍；(C u 3 0 0N i 2 0 0)6 爆 炸 箔 能 量 利 用 率 为 3 0.9 6%，是 C u 爆 炸 箔 能量 利 用 率 的 1.2 9 倍，是 N i 爆 炸 箔 能 量 利 用 率 的 1.2 8 倍。参 考 文 献：1 吕 军 军,李 明 愉,曾 庆 轩,等.爆 炸 箔 起 爆 系 统 的 发 展 J.科 技导 报,2 0 1 1,2 9(3 6):6 1-6 5.0 1 2 3 4t/s-8
49、 0 0-6 0 02 0 004 0 06 0 08 0 0U/V（I/A）-4 0 0-2 0 01 0 0 01 2 0 01 4 0 00 1 2 3 4t/s-4 0 0-2 0 02 0 004 0 06 0 08 0 0U/V（I/A）0 1 2 3 4t/s-4 0 0-2 0 02 0 004 0 06 0 08 0 0U/V（I/A）电 流电 压0 1 2 3 4t/s电 流电 压-4 0 0-2 0 02 0 004 0 06 0 08 0 0U/V（I/A）0 1 2 3 4t/s-2 0 02 0 004 0 06 0 08 0 0U/V（I/A）电 流电 压-4 0
50、 00 1 2 3 4t/s-4 0 0-2 0 02 0 004 0 06 0 08 0 0U/V（I/A）0 1 2 3 4t/s电 流电 压-4 0 0-2 0 02 0 004 0 06 0 08 0 0U/V（I/A）电 流电 压 电 流电 压电 流电 压0 1 2 3 4t/s-8 0 0-6 0 02 0 004 0 06 0 08 0 0U/V（I/A）-4 0 0-2 0 01 0 0 01 2 0 01 4 0 0电 流电 压0 1 2 3 4t/s-8 0 0-6 0 02 0 004 0 06 0 08 0 0U/V（I/A）-4 0 0-2 0 01 0 0 01 2
