蜂窝型低爆速乳化炸药的制备及应用

针对目前爆炸复合炸药存在的问题,采用玻璃微球作为敏化剂和稀释剂,通过改变玻璃微球尺寸与含量,利用电测法测量爆速,研究其对乳化炸药爆轰性能的影响;制备爆速为2 530.5m/s的蜂窝结构乳化炸药,分析了玻璃微球尺寸和含量对乳化炸药密度及爆速的影响;然后进行铜/钢爆炸复合,再通过金相显微镜(OM)观察复合板界面的结合性能。结果表明,小尺寸(粒径为5~100μm)玻璃微球的敏化效果和调节爆速效果均比大尺寸(粒径为70~200μm)玻璃微球的要好;乳化炸药的玻璃微球质量分数小于1%或者大于40%时,均会发生拒爆现象;小尺寸(粒径为5~100μm)玻璃微球的质量分数在5%~30%时,随着玻璃微球含量的增加,乳化炸药爆速从4 915m/s降至1 923m/s,密度从1.14g/cm3降至0.70g/cm~3;爆速2 530.5m/s的铝蜂窝结构炸药临界厚度为9mm,蜂窝板可以降低乳化炸药的临界直径;铜/钢复合板界面呈小波状,具有良好的结合质量。     

以黏土颗粒为惰性剂的低爆速乳化炸药爆炸性能及爆轰机理

以黏土颗粒为惰性添加剂制备出一种新型乳化炸药;采用探针法和铅柱压缩法分别测得该新型乳化炸药的爆速及猛度,并对黏土颗粒降低乳化炸药爆速的机理进行分析;通过水下爆炸试验测得不同配方的水下爆炸参数。结果表明,当黏土颗粒和玻璃微球质量分数分别在0~20%和5%~15%时,新型乳化炸药的爆速为2 815~4 420m/s,猛度为7.9~18.9mm;通过实验结果拟合得到新型乳化炸药爆速、猛度的经验公式分别为:D=4 923.1-9 930a-2 980b(m/s)、Δh=23.3-74a-20b(mm),其中,a、b分别为新型乳化炸药中玻璃微球和黏土颗粒的质量分数;水下爆炸实验结果表明,黏土颗粒含量对水下爆轰参数有着显著影响,当其质量分数达20%时,新型乳化炸药的峰值压力、冲击波冲量、比冲击波能、比气泡能和总能量相比传统乳化炸药分别下降了33.34%、13.19%、67.67%、71.73%和70.96%。     

储氢型乳化震源弹配方设计及爆轰性能研究

为了提高乳化震源弹的爆炸威力和抗压性能,同时减少环境污染和安全隐患,设计了一种储氢型乳化震源弹,以TiH_2-玻璃微球复合敏化的乳化炸药作为起爆药柱,MgH_2化学敏化的乳化炸药作为主装药。利用猛度实验、爆速实验、水下爆炸实验和冲击波动压实验,分别研究了TiH_2-玻璃微球复合敏化乳化炸药的爆炸威力和MgH_2化学敏化乳化炸药的爆炸威力及抗压性能。结果表明,与传统乳化震源弹相比,储氢型乳化震源弹中TiH_2-玻璃微球复合敏化的乳化炸药爆炸威力大,铅柱压缩量为23.80mm,达到军用炸药猛度,同时爆速达到4 659m/s,适合作为起爆药柱代替TNT起爆药柱;MgH_2化学敏化乳化炸药的爆炸威力大且抗压性能好,峰值压力、比冲量、冲击波总能较传统玻璃微球敏化炸药分别提高了8.7%、12.4%、33.0%,适合作为主装药代替乳化炸药主装药;采用储氢型乳化震源弹替代传统震源弹具有较好的应用前景。     

爆炸焊接专用炸药配方研究

为满足金属爆炸焊接的要求,本文以粉状乳化炸药为主体,配以适量的添加剂A制得一种爆炸焊接专用炸药。通过改变添加剂A的含量,得到不同爆速的爆炸焊接炸药,且该炸药爆炸性能可靠,能满足不锈钢-钢复合板爆炸焊接的要求。     

内相粒径对现场混装乳化炸药爆炸性能的影响

通过光学显微镜、激光粒度仪、测时仪法和铅柱压缩法测试了不同转速制备的现场混装乳化炸药样品的微观结构、内相粒径分布、爆速和猛度，采用理论计算与实验测试相结合的方法，研究内相粒径对现场混装乳化炸药爆炸性能的影响。结果表明，对于相同敏化剂含量的现场混装乳化炸药，其密度、爆速和猛度均随着炸药样品内相粒径的增大而减小；在炸药内相粒径由14.01μm减至4.99μm且敏化剂质量分数由0.9%减至0.3%的过程中，爆速由3450m/s增至3981m/s,最大爆速为最小爆速的1.15倍，猛度由6.22mm增至13.63mm,最大猛度为最小猛度的2.19倍。基于本实验条件，应合理控制现场混装乳化炸药的内相粒径及敏化剂含量，以确保现场混装乳化炸药具有良好的爆炸性能。     

树脂微球对乳化炸药爆轰性能影响的实验研究

为了研究新型敏化剂树脂微球对乳化炸药爆轰性能影响,分别使用树脂微球、膨胀珍珠岩和化学气泡敏化的方式对制备的乳胶基质进行敏化,得到三种不同类型的乳化炸药。利用电测法和水下爆炸能量法对其爆轰性能进行了实验研究。结果表明,在相同条件下,树脂微球敏化的乳化炸药的爆速和水下爆炸能量值都最大,膨胀珍珠岩敏化的乳化炸药次之,化学敏化的最小。由此可以看出,树脂微球作为一种新型乳化炸药敏化剂,在一定的条件下,具有较好的应用前景。     

耐低温乳胶基质的制备与性能测试

为了改善乳化炸药在高寒地区应用时的贮存和应用性能,基于配方改进探索了乳化炸药乳胶基质的低温贮存稳定性;考察了水含量、高分子乳化剂含量和抗冻剂种类对乳胶基质耐低温性能的影响,得到了最佳乳胶基质配方;采用国标炸药试验方法测试了最佳乳胶基质配方制备的乳化炸药在低温(-32℃)贮存后的爆速、殉爆距离和猛度。结果表明,当水质量分数为12%、高分子乳化剂质量分数为1%、以质量分数为0.25%的聚丙二醇(PPG)作抗冻剂,乳胶基质的抗冻性能最佳,-32℃下冷冻30d后,析晶率为35.37%,乳胶基质仍未完全破乳;采用树脂微球敏化制成的乳化炸药在低温(-32℃)贮存15d后爆炸性能较常温贮存时变化较小,爆速由常温时的4439m/s降为4399m/s;殉爆距离不变,为80mm;猛度由常温时的18.48mm降为17.75mm;贮存20d后,出现拒爆。     

低爆速震源药柱的配方研究

研究一种以低爆速膨化硝铵炸药为主装药的低爆速震源药柱。用自敏化改性膨化硝酸铵为氧化剂的低爆速膨化硝铵炸药的配方为(质量分数):膨化硝酸铵83%~87%、木粉3.0%~4.0%、复合油2.0%~3.0%、高能添加剂4.0%~5.0%和稀释剂6%~8%。研究表明,低爆速膨化硝铵震源药柱具有稳定的爆炸性能和优良的安全性能,其爆速为2 200~2 500m.-s 1,装药密度0.78~0.82 g.cm-3,各种环境条件下的起爆率均为100%。     

DNTF基含铝炸药复合装药的驱动特性

设计了内外层分别由含铝质量分数为5%和20%的DNTF基炸药组成的复合装药。采用直径50mm圆筒试验测量了其爆速及圆筒壁的膨胀位移,研究了不同复合装药结构的能量释放特性,并与单一配方装药进行了对比。结果表明,内层为高爆速炸药时,爆速约为两种单一装药的平均值,后期驱动能力没有显著增强,格尼系数仅为2.86mm/μs;外层为高爆速炸药时,爆速略低于高爆速单一装药,爆轰波形具有明显的内聚特征,提高了内层低爆速炸药的能量释放速率,驱动能力持续增强,格尼系数为2.93mm/μs。     

炸药覆盖层厚度对爆炸焊接的影响

为提高爆炸焊接中炸药的能量利用率以及减噪降尘,采用水状胶体对炸药的上表面进行覆盖,以SUS304不锈钢板和Q235钢板分别作为复板和基板进行了爆炸焊接实验,通过实验测量和理论计算研究了不同的覆盖层厚度对复板碰撞速度的影响,并应用爆炸焊接窗口理论和光学显微镜分析了结合界面的微观形貌。结果表明,采用水状胶体作为炸药上端覆盖层可以显著提高炸药的能量利用率,相比于裸露装药,覆盖层厚度为15、30和45mm时,复板碰撞速度分别增加了38.9%、57.5%和71.9%。实验测得的炸药爆速和碰撞点移动速度一致性良好,格尼公式所预测的碰撞速度较实验值明显偏大,而考虑加速历史所获得的碰撞速度与实验碰撞速度吻合良好;金相分析表明,在焊接窗口以内,结合界面为没有孔洞、裂缝等缺陷的波形结合,并且复板的碰撞速度越大,界面波浪幅值越大,而在靠近和高于焊接窗口上限时,界面处产生孔洞、裂缝等缺陷。     

军民两用乳化炸药的制备

为解决战争期间军用炸药短缺的问题,以民爆行业生产的乳化炸药为研究对象,通过添加乙二胺二硝酸盐(EDD)、钝化RDX等高能组分,增加其能量水平;通过高效乳化剂丙烯酰化Span 80及微乳化技术进一步提高乳化炸药的稳定性,形成高能乳化炸药。结果表明,当EDD和钝化RDX的质量分数均为10%时,乳化炸药的装药密度为1.57g/cm3,爆速为6 120m/s,威力(TNT当量)136%,爆热4 910kJ/kg。     

MgH2型复合敏化储氢乳化炸药的制备及其爆轰性能

为了提高乳化炸药的爆炸威力,研制出了一种MgH₂型复合敏化储氢乳化炸药。该乳化炸药采用包覆后的MgH₂与玻璃微球复合敏化,两种材料分别起到含能添加剂和敏化剂的作用。通过研究“热点”数量和包覆材料对炸药爆轰性能的影响,确定了MgH₂型复合敏化储氢乳化炸药的配方。利用水下爆炸实验和猛度实验,研究了MgH₂型复合敏化储氢乳化炸药的爆轰特征参数和水下爆炸特性。实验结果表明,MgH₂型复合敏化储氢乳化炸药的铅柱压缩量为24.3 mm,达到军用炸药的猛度;与传统玻璃微球型乳化炸药相比,其水下爆炸峰值压力虽然下降了4.90%,但比冲击波能、比气泡能和总能量分别提高了7.83%、22.94%和18.32%。MgH₂型复合敏化储氢乳化炸药的猛度和做功能力得到了显著提高。     

炸药殉爆的连续压导速度探针判定方法

为了更可靠、更直观地判定炸药的殉爆情况,基于自行研制的连续压导速度探针,设计了一种可以量化判定炸药殉爆的测试方法;利用该法对不同RDX/铵油炸药(ANFO)比例的混合装药进行了测量,给出了测试曲线可能出现的3种结果作为判定炸药殉爆的依据,对RDX/ANFO(质量比50%/50%)的混合装药进行了多组重复性实验,得到其殉爆距离,并对主发装药和被发装药的爆速进行拟合。结果表明,当爆轰波-冲击波总行程等于主发装药、被发装药和空气间隔的总长度时,说明被发装药发生殉爆,当行程小于总长度时,则表示未殉爆;RDX质量分数为0和15%时殉爆距离小于20mm,RDX质量分数为50%时殉爆距离为220mm;连续压导探针所能记录的空气冲击波的最大间隔为60mm,而殉爆的被发装药爆速与主发装药基本一致,两者相差0.02%～4.4%。表明连续压导探针法可以可靠并定量地判定炸药的殉爆情况。     

低爆速爆炸焊接炸药的配方设计

低爆速爆炸焊接炸药以2号抗水岩石硝铵炸药为主体，配以相应的消焰剂和密度调节剂，以适应双金属爆炸复合焊接的要求,研究表明，改变消焰剂和密度调节剂含量，可以得到不同的低爆速焊接炸药，该炸药具有优良的安全性能和可靠的爆炸性能。     

铝粉含量和粒径对乳化炸药作功能力的影响

为研究铝粉对乳化炸药作功能力的影响,在负氧平衡的乳化炸药中分别添加不同含量和粒径的铝粉,采用测时仪法测定其爆速;通过水下爆炸实验计算出含铝乳化炸药的比冲击波能、比气泡能和总能量等参数。结果表明,当铝粉(粒径为5μm和35μm)质量分数为5%时,含铝乳化炸药的爆速最大,分别为5 128、5 071m/s;当铝粉(粒径为5μm和35μm)质量分数为20%时,乳化炸药的比冲击波能、比气泡能、总能量均随着铅粉含量的增加而增大,比冲击波能分别增加19.7%、15.3%;比气泡能分别增加12.6%、13.7%,总能量分别增加15.1%、14.5%。     

含硝酸铈的乳化炸药爆轰的制备

为研究乳化炸药在爆轰合成纳米氧化铈中的应用,研制了以硝酸铈和硝酸铵为主要氧化剂的乳化炸药。对不同硝酸铈含量的乳化炸药爆速进行了测试,并利用差示扫描量热仪研究了不同硝酸铈含量的乳化炸药基质的放热特性。研究结果表明,硝酸铈含量对乳化炸药的爆速具有显著影响,同时也决定了乳化基质的放热量和放热速率,用于爆轰合成的硝酸铈质量分数以30%～50%为宜。利用硝酸铈质量分数为40%的乳化炸药,采用爆轰法得到了粒径为70 nm、晶型为立方晶系的纳米氧化铈。     

高能乳化炸药的制备及性质

采用乳化技术,将硝酸铵、乙二胺二硝酸盐等爆炸性组分通过高分子乳化剂的作用,制备成W／O型高能乳化炸药,其基质粒子的粒径小于3μm,具有良好的物理化学性质和优良的爆炸性能,爆速可达5800m／s,猛度为17．2mm,作功能力为360mL,爆炸临界直径为12mm;贮存稳定性可耐至32个高低温循环;具有优越的抗水性。在浸水24h前后,爆炸性能基本无变化,可在战时替代部分军用炸药。探讨了高能乳化炸药的形成机理及乳胶基质的微观结构。     

不同敏化材料对乳化炸药爆炸性能的研究

通过添加中空玻璃微球(CGM)和中空聚合物微球(CPM)两种不同敏化材料,制备两种不同乳化炸药,并对其爆速和密度、孔隙率的关系以及爆压进行了对比分析,研究表明,乳化炸药的爆速和密度呈现非线性关系,在同一密度下,CPM对乳化炸药的敏化效果比CGM好,且爆轰波在乳化炸药中传播时,被测炸药中CPM的爆压也略大于CGM的爆压。此外,综合对比爆速和爆压,表明乳化炸药孔隙率对爆轰性能具有重要影响,即一定条件下当孔隙率较大时可得到较大爆速和爆压,当孔隙率较小时,体系不具备雷管感度,不能起爆。此结果可为今后乳化炸药敏化发展提供指导作用。     

双元炸药装药空中爆炸的输出特性

选择3种复合炸药制备了双元炸药装药试样,测量了其空中爆炸冲击波超压-时间历程,并与单一炸药装药进行了比较.研究了双元装药结构空中爆炸的输出特性,采用高速摄影仪测定了爆炸火球的特征参数.结果表明,双元炸药装药结构可使两部分装药之间产生能量耦合,从而提高装药的能量输出.采用外层高爆速炸药包裹内层非理想炸药的内外层双元装药结构,不仅能提高空中爆炸的冲击波效应,而且可以增加爆炸火球的持续时间.     

水相中水含量及pH对乳化炸药性能的影响

乳化炸药是一种由水相、油相及密度调整剂构成的特殊型乳化体系,具有成本低、安全性能好、工艺简单、环境友好及优秀的爆炸性能等特点.而水相是乳化炸药的主要组成部分,其对乳化炸药的关键性能影响至关重要.着重考察了水含量和水相pH对乳化炸药性能的影响,探究了水含量对乳化炸药的作功能力、爆速及其储存稳定性影响,分析机理,找出乳化炸...