物性对含能材料撞击起爆感度的影响

为了研究物性对含能材料撞击起爆感度的影响,利用WL-1型落锤仪对含能材料AP、HMX、RDX进行撞击感度测试,采用扫描电镜（ SEM）对落锤撞击前后的样品细观形貌进行观测。结果表明：AP塑性强,HMX、RDX脆性强,同等条件下,AP比HMX、RDX容易爆发;AP的撞击感度随着粒度的增大而减小,HMX、RDX的撞击感度随着粒度的增大而增大。可见,选取大粒度AP,小粒度HMX、RDX可有效降低撞击感度。     

糖颗粒对HMX和RDX两种单质炸药非冲击点火的影响

为了研究惰性糖颗粒对奥克托今(HMX)和黑索今(RDX)两种单质炸药非冲击点火机理的影响,利用配备了光学观测系统的落锤撞击装置,捕获了含惰性糖颗粒的HMX和RDX经历的破碎、熔化、溅射、点火和燃烧过程。结果表明,在含糖HMX颗粒炸药和含糖RDX粉末炸药中,点火易发生在糖颗粒的周围,燃烧会沿着糖颗粒周围向外部传播;燃烧反应前两者均发生剧烈的溅射现象;含糖HMX颗粒在固相中发生点火;在含糖RDX粉末炸药中,靠近糖颗粒周围的炸药先进入熔融状态,随后熔融区域逐渐扩展,点火点易出现在糖颗粒边缘处的RDX熔融液相中。对比了在HMX/RDX单质炸药中分别加入一个和三个糖颗粒情况下的点火频率,结果表明,三个糖颗粒的情况更容易引起炸药点火;三个糖颗粒由于破碎后产生较多的碎片,其与HMX或RDX单质炸药具有较强的相互作用,可能会在多个位置形成热点,其导致的燃烧反应会比单个糖颗粒的情况更为剧烈。采用上下极限法分析得到,糖颗粒的加入对HMX颗粒炸药的点火具有抑制作用,对于RDX粉末炸药的点火具有促进作用。     

RDX和HMX晶体力学性能的分子动力学模拟及其撞击加载响应

用分子动力学模拟方法研究了RDX和HMX晶体的力学性能。用撞击加载实验、激光粒度仪和扫描电子显微镜分析了两种晶体的破碎特性。结果表明: HMX晶体的弹性系数和模量计算值大于RDX晶体, RDX晶体的延展性好于HMX晶体。在相同撞击加载条件下,RDX和HMX晶体均发生塑性形变和脆性断裂,但前者以塑性形变为主,而后者以脆性断裂为主,且破碎程度更加显著。评价不同炸药晶体力学性能间差异性的分子动力学模拟方法具有较高的准确度和有效性。     

分散剂在超细HMX制备中的应用

研究了分散剂在撞击法制备超细HMX中的作用。结果表明，分散剂不仅减小HMX颗粒的等效颗粒尺寸，而且也能改善HMX的粒度分布。其中，OP类分散剂对HMX粉碎效果最佳，用撞击法可制备出纳米级HMX，其平均粒度可达68．9nm，分布范围在0．9nm的宽度内。     

微纳米HMX基PBX力学、导热性能及药片撞击感度

为了研究微纳米尺度下颗粒尺寸对于炸药撞击感度的影响规律及作用机制,将三种奥克托今(HMX,粒径为100~300 nm,1~2μm,10~20μm)基高聚物粘接炸药(PBX)造型粉压制成表观密度分别为1.74 g·cm~(-3)与1.50 g·cm~(-3)的PBX样品,研究了HMX粒径与表观密度对PBX样品压缩力学性能、导热性能以及药片撞击感度的影响。使用扫描电镜观察了样品受落锤撞击前后的微观形貌,并通过自行设计的试验装置测试了落锤撞击加载过程中样品的受力情况。结果表明,PBX样品的压缩强度、压缩模量、导热系数及热扩散系数均随HMX粒径的减小而显著增大。在相同表观密度下,PBX样品的撞击感度随HMX粒径减小而明显降低;对于含同种粒径HMX的PBX样品,撞击感度随表观密度的增加而略微升高。撞击作用下HMX粒径较大的样品主要发生孔穴压缩与颗粒破碎,HMX粒径较小的样品主要发生颗粒层的剪切滑移。在相同撞击条件下,作用于试样力的峰值随表观密度的增大或粒径的减小而增大。认为炸药颗粒细化所带来的撞击感度降低是细化后炸药内部孔隙尺寸减小、孔隙结构均匀化程度提高以及导热性能提升等因素共同作用的结果。     

高速撞击流技术制备超细RDX的研究

本文通过高速撞击流技术制备出了超细RDX颗粒,研究了撞击压力和次数对RDX颗粒粒度及分布的影响。实验结果表明：撞击压力和次数对RDX颗粒粒径及分布产生一定的影响,在适当条件下,可制备出粒度窄分布的超细RDX。当撞击压力为120MPa时,RDX颗粒的有效平均直径可达79．6nm。     

落锤冲击加载下炸药基体内不同粒度AP颗粒破碎特征

为研究炸药基体内不同粒度高氯酸铵(AP)颗粒在落锤冲击加载下的破碎特征,用中粒径为6~8,130,300μm的AP制备了三种AP/HTPB样品,用落锤冲击加载损毁样品。回收冲击试验后样品,用扫描电镜(SEM)研究AP颗粒的破碎特征。分析炸药基体内不同粒度AP颗粒在落锤冲击加载下的破碎特征。结果表明,冲击加载后,三种样品内的AP颗粒均发生脆性破裂,部分晶体上清晰可见剪切带现象,且粒度越大颗粒破碎越严重。破碎后AP颗粒尺寸均在10~100μm,最小颗粒小于10μm。结合材料剪切理论、AP颗粒破碎特征和破碎尺度,可推断:在落锤冲击下AP颗粒由于样品内部的剪切作用发生脆性断裂,且AP颗粒破碎尺度特征与材料剪切现象中的剪切带尺寸特征相类似。     

TATB、石蜡、石墨钝感作用的讨论

研究TATB、石蜡、石墨在落锤撞击试验条件下的变化及试样的撞击加速度-时间曲线,探讨了这些钝感剂对HMX、RDX等炸药的钝感机理及产生不同钝感效果的原因。对一些高聚物粘结炸药落锤试验、苏珊试验的结果进行了分析讨论。     

窄分布纳米级HMX的制备

通过撞击法成功地制备出了窄分布的纳米级HMX。研究了不同分散剂对超细HMX炸药粒度和粒度分布的影响。结果表明：分散剂1、分散剂2能改善HMX的颗粒度分布,在分散剂1存在下,撞击法可制备出颗粒度分布较窄的纳米HMX颗粒,其d50分别为70．1nm和68．9nm,分布范围分别为0．9nm和1．4nm。     

纳米级奥克托今超微颗粒制备技术研究

本文利用撞击流法和微乳控制技术成功地制备了纳米粒度的奥克托今(UFHMX).实验表明,Zeta电位对分散HMX和分离UFHMX起着重要的作用.当HMX的水乳液液流在压力为150MPa、撞击速度约1 000m/s的情况下进行超微化处理时,可得到粒度分布范围较窄的球形纳米UFHMX颗粒.这时颗粒的有效平均粒径为184.4nm,最小颗粒为12.4nm,最大颗粒为465.7nm,比表面积为28.42m2/g.     

Kawakita模型在含能晶体颗粒压制中的应用研究

不同品质的晶体颗粒其力学性能应表现出某种差异.分别选取三种不同品质的RDX和HMX颗粒集合体进行压缩刚度实验,并采用Kawakita压制模型对压制曲线进行拟合分析,得到评价晶体颗粒力学性能的具有模量量纲的常数.RDX的两种重结晶样品和工业原料样品的拟合常数倒数值分别为13.08,12.16,5.51;HMX分别为11.43,12.57,10.05.选取压制过程中的颗粒破碎阶段的数据进行拟合,得到结果分别为RDX: 9.53,7.86,4.36;HMX: 6.13,6.48,5.56.结果表明,压缩刚度实验的Kawakita拟合常数可以定量比较不同品质样品的力学性能,选取破碎阶段数据的拟合结果更能反映物理本质.     

HMX粒度对其机械感度的影响研究

本文分别采用H3．5-10W落锤式撞击感度仪和摆式摩擦感度仪对不同粒度HMX的撞击感度和摩擦感度进行了实验研究，得到了相应的变化规律，并对实验结果进行了分析。     

纳米级RDX颗粒的制备

利用高速撞击法研究了纳米级黑索今(RDX)的制备。结果表明:采用高速撞击法可制备出粒度分布较窄的纳米级RDX颗粒,其粒径d50可细化到46.7 nm左右,其颗粒度分布宽度在0.6 nm范围内。     

RDX晶体特性对冲击感度的影响规律

采用标准隔板和落锤撞击试验方法分别研究了RDX的晶体内部空隙(用晶体表观密度表征)、颗粒度和形貌对包括冲击波感度和撞击感度在内的冲击感度的影响规律。冲击波感度测试采用隔板试验,药柱配方为RDX/食用油(质量比为76/24),药柱采用液体填充方式制备。隔板试验研究表明:随着RDX晶体表观密度在1.7961~1.7983 g.cm-3范围内增加,炸药配方的冲击波感度降低,隔板厚度从14 mm降到12.2 mm,晶体表观密度与隔板厚度基本成线性关系;当晶体表观密度为1.7976 g.cm-3时,在50~600μm粒度范围内,随着颗粒度的增加,RD X炸药配方的冲击波感度降低,隔板厚度从13.5 mm降到12.3 mm;当晶体表观密度和颗粒度相近时,晶体颗粒的外观形貌对炸药冲击波感度影响不大。落锤撞击试验表明:RD X颗粒度对撞击感度影响较大,当平均颗粒直径在16.7~337.9μm范围时,随着粒径的增加,特性落高从75 cm降到35.8 cm,颗粒越大撞击感度越高;当颗粒度相近时,在1.7961~1.7983 g.cm-3范围内,RDX晶体表观密度对撞击感度几乎无影响。     

喷雾干燥法制备亚微米鞣酸铁/硝胺炸药复合微球及其催化性能

为了研究鞣酸铁催化剂对固体推进剂中常见组分热分解性能的影响,采用超声喷雾干燥法制得三种亚微米复合微球(鞣酸铁(Ta-Fe)/六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)、鞣酸铁/黑索今(RDX)、鞣酸铁/奥克托今(HMX))。利用扫描电镜(SEM)和粒度分析等方法分别对复合微球的形貌、粒度和组分进行表征。采用差示扫描量热法(DSC)研究复合微球中鞣酸铁对CL-20、RDX、HMX热分解的催化过程及动力学参数的影响。结果表明,鞣酸铁分布均匀,样品均呈球状颗粒,且流散性好,粒度为500~1000 nm;鞣酸铁能有效促进CL-20、RDX、HMX的热分解,使得CL-20、RDX、HMX的热分解峰温分别提前了17.2,8.2,11.5℃,其中鞣酸铁对CL-20的热分解催化效果最佳,Ta-Fe/CL-20复合微球的活化能与原料CL-20相比降低了9.6 kJ·mol……-1。     

NEPE含能组份冲击响应细观对比分析

制备NEPE含能组分AP（III）、AP（IV）、HMX（200目筛下物）、HMX（6）、RDX（5）、RDX（7）粉体样品,通过落锤仪对样品进行落锤冲击实验,并对冲击前样品和冲击过程中具有典型现象的样品做电镜扫描观测,对比冲击前后样品细观层次上的变化,分析各类型样品受冲击载荷后细观层次上的响应。     

RDX/HMX炸药晶体内部缺陷表征与冲击波感度研究

采用折光匹配显微观察(OMS)和原子力显微镜(AFM)表征、X射线小角散射(SAXS)、表观密度浮沉法(SFM)、微聚焦CT扫描等方法,研究了不同结晶品质RDX、HMX晶体缺陷。OMS观察结果表明,普通RDX/HMX较降感RDX/降感HMX(RS-RDX/RS-HMX)晶体含有更多的表面裂纹与内部孔洞;X射线小角散射与高精度CT扫描统计测试结果表明,RS-RDX/RS-HMX晶体内部也含有一定数量较小尺寸的缺陷,但较普通RDX/HMX晶体内部含较大尺寸缺陷数量少。冲击波感度实验结果表明,炸药晶体缺陷数量、尺寸对PBX冲击波感度有较大影响。     

微纳米含能材料静电积累特性与危险性分析

为了分析微纳米含能材料的静电危险性,采用标准筛替代斜槽进行了摩擦起电静电积累实验。利用法拉第筒测试了黑索今(RDX)、奥克托今(HMX)经不同孔径标准筛过筛后的的静电积累,分析了其静电危险性。研究了在50目标准筛孔径下炸药粉体质量、粒度对静电积累量的影响,比较了不同标准筛孔径下纳米RDX的静电积累量。结果表明试样量越大,积累的静电电荷量越大;筛孔径与纳米RDX和HMX的静电积累量近似满足线性关系,孔径越小,静电积累量越大;纳米RDX(粒径80 nm)和纳米HMX经50目标准筛(孔径为0.355 mm)过筛后的平均质量电荷密度分别为-21.1μC·kg-1和-8.1μC·kg-1,纳米级RDX、HMX质量电荷密度约为工业级的3.6倍,存在非常大的静电危险性;RDX在工业级、纳米级状态下的质量电荷密度均约为同状态下HMX的2.6倍。     

相变与微裂纹对HMX晶体高温下撞击感度的影响机制

为了研究高温下炸药撞击安全性中存在的多因素耦合问题,设计了高温炸药撞击感度试验装置,并建立了高温炸药撞击感度试验方法。结合扫描电镜和X射线衍射技术,采用所建立的试验方法,研究了奥克托今(HMX)晶体颗粒高温撞击过程下的响应。结果表明,随着温度升高,HMX晶体颗粒的落锤撞击感度逐渐升高。同时,HMX晶体品质随着温度升高逐渐变差,140℃时有少部分晶体碎裂,180℃时较多的晶体碎裂,当达到200℃时,HMX晶体全部碎裂;HMX的β→δ相变发生在184～186℃。降至常温后δ相晶体逐渐恢复为β相,撞击过程有助于β相的恢复。影响热加载前后HMX晶体颗粒撞击感度的主导因素包括温升、微裂纹和相变,不同影响因素起作用的温度段是不同的。     

冰粒超高速撞击蜂窝夹层板二次碎片云分布特性分析

为了获得冰粒超高速撞击蜂窝夹芯结构后二次碎片云的轴向分布特性,运用AUTODYN软件进行超高速撞击数值模拟,分析弹丸直径和初速对二次碎片云速度、质量、动能的影响规律。结果表明:二次碎片云的轴向尺寸和径向尺寸与撞击初速和冰粒直径呈线性关系,基于量纲分析得到了碎片云长度和直径的经验计算公式; 碎片云的速度随轴向位置近似线性增加,但冰粒直径对二次碎片云轴向速度分布的影响更显著; 初速低于6 km/s时,大质量碎片分布在碎片云头部区域,初速高于6 km/s时,大质量碎片分布在碎片云中部位置,撞击初速恒定时,较大质量碎片分布在碎片云头部位置,且分布规律受冰粒直径的影响较小; 碎片云动能与质量具有相似的轴向分布规律。