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。     

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。     

近临界厚度乳化炸药在金属箔焊接中的应用

为了研究低爆速近临界厚度炸药在金属箔爆炸焊接中的应用,以乳化炸药为例,通过改变其中玻璃微球的含量,探究了玻璃微球含量对乳化炸药临界厚度及近临界爆速的影响;分别采用含质量分数20%和25%的玻璃微球对应的近临界厚度装药进行了TA2钛箔和Q235钢的爆炸焊接,并分析比较了两组焊接效果。结果表明,随着乳化炸药中玻璃微球含量的上升,其临界厚度及近临界爆速显著降低,当玻璃微球的质量分数为5%、10%、15%、20%和25%时,临界厚度分别为7.4、6.8、6.2、6.0、5.8 mm,近临界爆速分别为4285、3676、2970、2600、2359m/s;相比于6.2mm近临界厚度装药,采用6.0mm近临界厚度炸药焊接后得到的复合材料,表面更加平整,边缘无剪切裂纹,结合界面呈现出无缺陷的小波状,拥有更高的结合质量。得出低爆速的近临界厚度炸药适用于金属箔的爆炸焊接。     

MgH_2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MgH_2型复合敏化储氢乳化炸药。该乳化炸药采用包覆后的MgH_2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MgH_2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MgH_2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,MgH_2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%。MgH_2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。     

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%。     

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。     

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。     

复合油相乳化炸药爆炸特性的实验研究

为了探究不同复合油相材料制得的乳化炸药爆炸特性,分别以邢台云山油脂、唐山油脂、成功机电油脂、河南荥阳油脂和峰峰矿区油脂为主要油相材料制得乳化炸药;利用电测法测试各试样的爆速,利用铅柱压缩法测定各试样的猛度,并测定各乳化炸药试样的殉爆距离。结果发现,峰峰矿区油脂制备的乳化炸药爆速最大达到6024 m/s,河南荥阳油脂制备的乳化炸药猛度最大,达到14.07 mm,唐山油脂制备的乳化炸药猛度最小为12.00 mm,河南荥阳油脂制备的乳化炸药殉爆距离最大,达到50 mm的距离。     

乳化炸药动压减敏实验

利用水下爆炸测试方法对玻璃微球敏化的乳化炸药受压前后的冲击波波形参数进行测量,计算得出乳化炸药的减敏程度与受压距离之间的关系；并用扫描电镜观测了玻璃微球敏化的乳化炸药在动压作用前后的微观结构.最后得出,乳化炸药的减敏程度随所受动压强度减小而减小;另一方面,受压后的乳化炸药微表面发生液滴聚结,宏观上表现为破乳.     

现场混装用低粘度乳化炸药的性能研究

采用一种液体油作为乳化炸药的油相材料,用高分子乳化剂和树脂微球为敏化剂制备出的乳化炸药,在常温下具有较小的粘度和较好的流变特性,通过测时仪法和猛度实验测试了该乳化炸药的爆速和猛度。实验结果表明,爆速和猛度值基本满足目前工程爆破现场混装乳化炸药的性能指标要求,可作为现场混装乳化炸药的配方。     

新型高能乳化炸药的制备及性能

采用乳化技术,用混合新型高分子乳化剂将硝酸铵、乙二胺二硝酸盐、复合蜡等组分,制备出成W/O型高能乳化炸药,其基质粒子的粒径小于2 μm,与SP-80作乳化剂制备的乳化炸药相比,具有更高的贮存稳定性和更为优良的爆炸性能,爆速为5 400 m/s,猛度为18.0mm,威力为310 mL,高低温循环可耐至32个循环,贮存稳定...     

铝粉粒度对乳化炸药能量输出特性及热安定性的影响

为了研究铝粉粒度对乳化炸药水下爆炸能量输出的影响,在相同乳化炸药中分别添加3种不同粒度的铝粉制得含铝乳化炸药。利用水下爆炸实验,获得冲击波压力时程曲线,经分析计算得到峰值压力、冲击波冲量、比冲击波能、比气泡能、总能量等水下爆炸能量参数。并运用DSC-TG联用技术测试添加不同粒度铝粉的乳化炸药在不同升温速率下的热安定性。结果表明:铝粉粒度对乳化炸药水下爆炸的能量有较大的影响,添加了中粒度(平均粒度为177.2μm)铝粉的乳化炸药各能量参数均达到最大值,而3组样品的热安定性则随着铝粉粒度的减小而降低,活化能的最大降幅达3.7%。     

乳化基质抗动压性能的实验研究

利用水下爆炸测试系统,对乳化基质和玻璃微球敏化的乳化炸药分别施加动态压力,并对受压前后的乳化基质和乳化炸药的电导率进行了测定,用电导率的变化来表征破乳程度.实验结果表明,乳化基质受压后电导率变化较小,而乳化炸药的电导率变化较大.因此,乳化基质的抗动压性能优于乳化炸药.     

铝粉粒度对乳化炸药能量输出特性及热安定性的影响

为了研究铝粉粒度对乳化炸药水下爆炸能量输出的影响，在相同乳化炸药中分别添加3种不同粒度的铝粉制得含铝乳化炸药。利用水下爆炸实验，获得冲击波压力时程曲线，经分析计算得到峰值压力、冲击波冲量、比冲击波能、比气泡能、总能量等水下爆炸能量参数。并运用DSC-TG联用技术测试添加不同粒度铝粉的乳化炸药在不同升温速率下的热安定性。结果表明：铝粉粒度对乳化炸药水下爆炸的能量有较大的影响，添加了中粒度（平均粒度为177.2 μm）铝粉的乳化炸药各能量参数均达到最大值，而3组样品的热安定性则随着铝粉粒度的减小而降低，活化能的最大降幅达3.7%。     

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。     

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。     

RDX基含硼炸药的能量特性

为了研究RDX基含硼炸药的能量特性,按照GJB772A-1997701.1方法和705.1方法分别测试了不同硼含量的RDX基含硼炸药的爆热和作功能力,通过传感器测得RDX基含硼炸药超压和时间的关系曲线,并计算了水下能量。结果表明,在RDX中添加硼粉可以提高炸药的爆热、水下能量和作功能力。当硼的质量分数为20%时,爆热达到最大值7 162kJ/kg;当硼的质量分数低于20%时,水下总能量与硼含量呈线性相关。当硼的质量分数为10%时,作功能力达到最大,为1.649倍TNT当量。     

BJ—2炸药

BJ-2炸药是一种组分搭配合理、并加有特种添加剂的高密度抗水乳化炸药。该炸药抗水性强,不污染环境,且比普通乳化炸药成本低10～15％,比CLH系列三高炸药低50％。其密度为1.18～1.30克/厘米~3,爆速4000～4500米/秒。经试验,在1.2米深水中浸泡60小时,爆速仍为4093米/秒。殉爆度为80～100毫米,猛度12～20毫米。该炸药不仅适合于大直径有水深孔,而且也适合于地下矿山中