固化压强对NEPE推进剂细观结构及力学性能的影响

王行远; 陈锦健; 谢旭源; 郭松林; 吉康语; 庞建涛; 武毅; 侯晓

doi:10.12382/bgxb.2025.1063

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固化压强对NEPE推进剂细观结构及力学性能的影响

更新时间：2026-07-23

- 固化压强对NEPE推进剂细观结构及力学性能的影响
- Effect of Curing Pressure on the Microstructure and Mechanical Properties of NEPE Propellant
- 兵工学报 2026年47卷第7期页码：251063
- 作者机构：
  
  1.北京理工大学空天科学与技术学院，北京 100081
  2.江南工业集团有限公司，湖南湘潭 411207
  3.中国航天科技集团有限公司，北京 100048
- 作者简介：
  
  邮箱：yi.wu@bit.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金项目(U2341288)
- DOI：10.12382/bgxb.2025.1063
  中图分类号： V512
- 收稿：2025-12-02，
  
  网络首发：2026-07-23，
  
  纸质出版：2026-07-31
- 稿件说明：
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王行远,陈锦健,谢旭源等.固化压强对NEPE推进剂细观结构及力学性能的影响[J].兵工学报,2026,47(07):15-28.

WANG Xingyuan,CHEN Jinjian,XIE Xuyuan,et al.Effect of Curing Pressure on the Microstructure and Mechanical Properties of NEPE Propellant[J].ACTA ARMAMENTARII,2026,47(07):15-28.
王行远,陈锦健,谢旭源等.固化压强对NEPE推进剂细观结构及力学性能的影响[J].兵工学报,2026,47(07):15-28. DOI： 10.12382/bgxb.2025.1063.

WANG Xingyuan,CHEN Jinjian,XIE Xuyuan,et al.Effect of Curing Pressure on the Microstructure and Mechanical Properties of NEPE Propellant[J].ACTA ARMAMENTARII,2026,47(07):15-28. DOI： 10.12382/bgxb.2025.1063.

摘要

为揭示固化压强对硝酸酯增塑聚醚（Nitrate Ester Plasticized Polyether，NEPE）固体推进剂微观结构与力学性能的影响机理，开展推进剂方坯在常压及不同加压条件下的固化实验。通过热物性测试、力学性能表征以及显微CT和扫描电镜分析，系统研究固化压强对推进剂物理化学性能、孔隙结构特征及界面形貌演化规律的影响。研究结果表明，随着固化压强的升高，推进剂导热性能增强，而热膨胀系数与比热容呈下降趋势；推进剂强度与刚度显著提高，其中在5.0 MPa高压固化条件下最大抗拉强度和弹性模量分别提升11.7%和60%，而延展性基本保持不变。微观分析结果表明，加压固化有效抑制了固化过程中残余气泡与微孔的形成，使孔隙尺寸减小、分布趋于均匀，并显著增强颗粒界面粘结，从而促进载荷在推进剂内部的均匀传递，其中5.0 MPa高压固化条件下孔隙率降低23.1%。动态压缩结果进一步表明，加压固化可同步提升推进剂的承载能力与吸能特性，并延缓失稳与破坏的发生。所得研究结果可为NEPE固体推进剂加压固化工艺优化及工程应用提供实验参考和机理支撑。

Abstract

To elucidate the influence mechanism of curing pressure on the microstructure and mechanical properties of NEPE solid propellants， the curing experiments are conducted on the propellant billets under normal pressure and pressurized conditions. The effect of curing pressure on physicochemical properties， pore structure and interfacial morphology are systematically investigated through the thermophysical property test， the mechanical performance characterization， and the micro-CT and SEM analyses. The results show that the thermal conductivity of the propellant improves with the increase in curing pressure， and the reductions in the thermal expansion coefficient and the specific heat capacity show a downward trend. Meanwhile， the mechanical strength and stiffness of the propellant increase markedly； under a curing pressure of 5.0 MPa， the ultimate tensile strength and elastic modulus are increased by 11.7% and approximately 60%， respectively， while the ductility remains essentially unchanged. Microstructural analyses indicate that the pressurized curing suppresses the formation of residual bubbles and micropores during curing， thereby resulting in reduced pore size， more uniform pore distribution， and strengthened particle-binder interfacial bonding， which facilitates more uniform transfer of load within the propellant. In particular， the porosity decreases by 23.1% under 5.0 MPa curing condition. Dynamic compression tests further demonstrate that the pressurized curing can simultaneously improves the load-bearing capacity and energy-absorption capability of the propellant and delays the occurrence of instability and failure. These results provide experimental evidence and mechanistic insight for the optimization of pressurized curing processes and engineering applications of NEPE solid propellants.

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