含铝温压炸药的爆炸能量结构研究

为了研究黑索今（RDX）基含铝温压炸药的爆炸能量释放规律及爆炸能量输出结构，对5种含铝温压炸药的爆热和爆速进行了测试，利用绝热式爆热量热计测量了铝粉质量分数为30%的RDX基含铝温压炸药在真空、0.1 MPa氮气、0.1 MPa空气和1.0 MPa氧气环境下的爆炸能量，结合测试数据对试样的爆轰热、爆热和燃烧热进行理论计算。结果表明，RDX基含铝温压炸药的爆速随铝粉含量的增加而线性减小；爆热随铝粉含量的增加呈现先增大后减小的趋势，在铝粉质量分数为40%时，爆热达到最大值。试样在真空、0.1 MPa氮气、0.1 MPa空气、1.0 MPa氧气环境下的爆炸能量逐渐增加，环境压力的增大和气氛环境中氧含量的增加都会提高炸药的爆炸能量，富氧环境下的爆炸能量可以定量地表征炸药的燃烧热。样品的爆轰热占燃烧热的9.8%~26.4%，爆热占燃烧热的34.5%~50.0%，且这两个参数都随铝粉含量的增加而降低。     

黑索金基含铝炸药的热重分解及几种热分解动力学参数的关联关系

通过热重分析法(TG)测定了12种不同比例Al-黑索金(RDX)含铝炸药的热分解过程,分别获得不同升温速率下的热分解峰温。采用Kissinger方程计算了该系列RDX基含铝炸药的热分解表观活化能和指前因子,研究了RDX组分含量对其混合炸药热分解表观活化能E_d的影响。结果表明:随着该系列炸药中RDX含量的逐渐升高,热分解活化能E_d逐渐增大。同时,将该系列RDX基含铝炸药的TG热分解动力学参数与其5s热爆发、差示量热(DSC)热分解动力学参数相关联,发现这3种热分解的动力学参数符合同一补偿规律,获得的动力学补偿效应方程为:lnA_a、_b、_d=0.26E_a、_b、_d+3.2911,相关系数r=0.9988。     

不同气氛对TATB基含铝炸药爆热的影响

为了测定三氨基三硝基苯(TATB)基含铝炸药在不同气氛中的爆热,使用绝热式量热弹对其压装药在真空、0.1 MPa氮气、0.1 MPa空气、0.1 MPa氧气和1.5 MPa氧气条件下的爆热进行了测量,研究了其能量释放规律,并使用X射线衍射(XRD)对固相产物成分进行了分析。结果表明:TATB基含铝炸药在真空、0.1 MPa氮气、0.1 MPa空气、0.1 MPa氧气和1.5 MPa氧气条件下的爆热依次增加;环境中压力的增加会导致爆热值增大,在0.1MPa氮气中,TATB基含铝炸药的爆热值比真空中增加了15.7%。环境中氧气量的增加也使爆热值增大:0.1 MPa空气中的爆热值比0.1 MPa氮气中增加了7.8%,0.1 MPa氧气中的爆热值比0.1 MPa氮气中高出49.7%,1.5MPa氧气中的爆热值比0.1 MPa氮气中高出146.1%。在富氧气氛下测试TATB基含铝炸药的爆热时,所测爆热接近于炸药的燃烧热,且爆炸产物的XRD结果也表明Al粉已基本氧化完全。同时,在0.1 MPa氮气气氛下没有检测到氮化物Al N的存在。该方法可对不同气氛下含铝炸药的爆热进行测量,并对爆炸产物中Al的存在形式进行分析。     

HMX基含铝炸药铝粉反应率的估算*

利用爆热弹测试了以HMX为基不同配比含铝炸药的爆热值。根据炸药爆热的测定值,分别通过最小吉布斯自由能法和平衡常数法确定了不同配比炸药的爆炸产物组成,进而计算得到两种方法下不同组成的含铝炸药中铝粉的反应率。结果表明,随着铝粉质量分数增加,铝粉的反应率呈线性增大,铝粉质量分数在30％时达到最大,之后随铝粉质量分数的增加,铝粉的反应率呈下降趋势。     

含铝炸药在混凝土中爆炸效应的数值模拟研究

优化炸药配方可提高炸药对混凝土介质的爆炸毁伤效应。通过数值模拟方法研究球形装药在无限域混凝土中的爆炸效应,用JWL状态方程和Miller反应速率方程描述RDX基含铝炸药的产物膨胀和反应过程,比较了含铝炸药在混凝土介质中爆炸后形成的空腔半径和粉碎区半径。结果表明,数值模拟结果与理论估算值吻合较好,含铝炸药比理想炸药做功能力强,毁伤效应明显;含铝量小于20%时,爆炸形成的空腔半径和粉碎区半径的大小关系为:RDX/AL20>RDX/AL10>RDX。     

AP对RDX基含铝炸药爆轰性能影响研究

为了研究氧化剂高氯酸铵(AP)对RDX基含铝炸药爆轰性能的影响，利用含铝复合炸药的金属飞片加速试验和冲击起爆试验，结合含铝复合炸药的爆炸参数，分析了RDX基含AP复合炸药和RDX基无AP含铝炸药的爆轰性能。金属飞片加速试验表明，与后者相比，RDX基含AP复合炸药由于较低的爆炸反应速率，金属加速能力降低约11.5%。冲击起爆试验表明，RDX基含AP复合炸药的爆轰距离较长，在23.72~34.00 mm范围爆轰持续稳定，并且能保持较长时间的稳定爆轰。     

重结晶对DNTF形貌和含铝炸药爆轰性能的影响

采用溶剂-非溶剂法重结晶预处理3,4－二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF),通过SEM及激光粒度仪分析了预处理工艺对DNTF形貌和粒度的影响,并研究了含铝炸药的撞击感度、成型性、爆热和爆速性能。结果表明,以乙酸乙酯为溶剂,水为非溶剂,DNTF经重结晶预处理后,其晶体粒度变小,粒度分布变窄,晶体外形稍好,形状规则,撞击感度降低;含重结晶DNTF的含铝炸药成型密度、爆热和爆速均高于含粗品DNTF的含铝炸药,在一定程度上提高了DNTF含铝炸药的爆轰性能。     

铝粉粒度对RDX基含铝炸药水中爆炸近场特性的影响

为研究铝粉粒度对RDX基含铝炸药水中爆炸近场特性的影响,采用转镜式高速扫描相机对含30％(质量分数)微米铝粉、20％(质量分数)微米铝粉与10％(质量分数)亚微米铝粉的2种RDX基含铝炸药水下近场爆炸过程进行了观察记录,获得了沿装药径向的爆炸冲击波传播轨迹扫描底片。通过对2种含铝炸药水中近场爆炸扫描底片进行判读分析,获取了沿装药径向的爆炸冲击波传播迹线与爆轰产物膨胀迹线,由此分析得出2种含铝炸药爆炸冲击波传播速度、波阵面压力和爆轰产物气泡的膨胀位移等参数的变化规律,并对2种含铝炸药相关参数进行了对比分析。结果表明,在10％(质量分数)微米铝粉替换为亚微米铝粉后,含铝炸药冲击波的初始传播速度及波阵面压力减小且能量衰减速率也降低,冲击波传播距离为40 mm左右时,2种炸药的阵面压力便较为相近,并且在爆轰产物气泡膨胀阶段,由于亚微米铝粉反应较快,其释放的能量导致气泡膨胀速率增长较快。     

含储氢合金炸药的能量研究

通过水下试验和空中爆炸试验研究了RDX基含储氢合金炸药的能量释放,并与含铝炸药进行比较。水下能量的研究发现,在金属粉质量分数为30％时,组分适当的含储氢合金炸药水下爆炸比气泡能和总能量高于相应含铝炸药,含A-30、A-60合金炸药的比气泡能分别比含铝炸药提高9．3％和5．1％,总能量分别提高7．0％和3．0％;空中爆炸研究发现,在相同爆心距处,含储氢合金炸药的爆炸冲击波压力和冲量与含铝炸药相当。试验结果表明：由于储氢合金中的氢元素能够通过燃烧放热和产生水蒸气并促进铝、硼金属的氧化,因此可以提高爆炸的总体能量输出。     

黏结剂含量对含铝炸药燃烧能量的影响

利用小型密闭燃烧装置分别测试了两种黏结剂含量的RDX基和HMX基含铝炸药燃烧产生的准静态压力,得到4种含铝炸药燃烧能量的关系。利用气相色谱仪检测出部分气相燃烧产物的含量,通过化学计算探讨了4种含铝炸药的铝粉反应率,并用扫描电镜和能谱(EDS)对4种炸药的微观形貌和表面元素进行表征。结果表明,含铝炸药中黏结剂含量增加会使炸药与铝粉颗粒的表面包覆层变厚,更加阻碍铝粉在燃烧初期的吸热,从而在一定程度上导致铝粉反应率减小,并降低炸药燃烧总能量。     

纳米铝粉对炸药水下爆炸能量的影响研究?

为了研究铝粉颗粒尺度对炸药爆炸能量的影响,分别对含纳米铝粉和微米铝粉的RDX基炸药进行水下试验,获得了不同组成下含纳米铝粉和含微米铝粉炸药水下爆炸的冲击波能和气泡能,分析了纳米铝粉的含量对炸药水下爆炸能量输出的影响规律。试验发现(以质量分数计):当铝粉的含量为20%~40%时,含纳米铝粉的炸药在水下冲击波能和气泡能方面始终低于相同铝粉含量的含微米铝粉的炸药,且差值随铝粉含量的增加而增大;当铝粉总含量为30%和35%时,纳米铝粉与微米铝粉混合使用可使炸药具有较大的水下爆炸总能量,纳米铝粉的最优加入量为10%。结果表明,当混合铝粉总质量分数为35%,且m(微米铝粉)m(纳米铝粉)=2510时,炸药具有最大的水下爆炸能量。     

硼含量对含铝炸药水下爆炸能量的影响

将铝硼混合添加到含铝炸药(配方体系为Al/B/AP/RDX/wax)中,采用水下爆炸法,研究硼含量对含铝炸药水下爆炸能量的影响。结果表明,水下爆炸中,随着硼含量的增加,炸药的冲击波能降低,气泡能先增加、后逐渐减小;当硼质量分数为10%时,炸药水下爆炸总能量达到最大值5.942 MJ/kg,比含铝样品提高5%,其中气泡能为4.999 MJ/kg,比含铝样品提高7%,是TNT的2.2倍。在含铝炸药中添加少量的硼粉,可以提高炸药的水下爆炸能量水平。     

一种评估炸药作功能力的新测试方法

建立了一种评估炸药作功能力的新测试方法——金属薄板炸坑法,对典型高爆炸药、含铝炸药及含铝和高氯酸氨(AP)的混合炸药的作功能力进行了测试,并研究了铜薄板变形与炸药爆轰参数之间的关系。结果表明:金属薄板炸坑法能很好地测试各类炸药的作功能力,金属薄板深度和体积的TNT当量和综合考虑爆速和爆热贡献计算得到TNT当量的排序一致,测试相对标准偏差最大仅为1.17%。该方法简便、准确、实用,可广泛用于各种炸药的作功能力的测试与评估研究。     

铝粉含量及颗粒度对乳化炸药做功能力的影响

为了研究铝粉质量分数以及颗粒度对乳化炸药爆速与做功能力的影响,通过爆速测试仪电测法以及爆破漏斗法测量不同质量分数及颗粒度的含铝乳化炸药的爆速与做功能力,结果表明:在铝粉质量分数低于10%范围内,随着铝粉质量分数的增加,爆速与做功能力相对增加;当铝粉质量分数在10%³0%时,乳化炸药的爆速随着铝粉质量分数增加而减少,做功能力正好相反。当铝粉颗粒度变细时,爆速不断减小,做功能力不断增大。此次实验将不同的铝粉质量分数以及颗粒度的乳化炸药的爆速进行多次测量,发现质量分数与颗粒度分别对乳化炸药爆速有着一定的影响。究其原因,发现含铝乳化炸药的爆速与做功能力受其活性比、波阵面上铝粉饱和与否、反应区宽度等不同因素的影响,并不是单一的正负相关。