LLM-105基PBX炸药的热分解反应动力学

通过布氏压力计法获得了普通的和纳米化的LLM-105基PBX炸药在不同温度条件下热分解放气量随时间的变化曲线。基于Arrhenius公式计算了两种PBX炸药分解深度为0.1%时的表观活化能。采用TG-DSC研究了两种LLM-105基PBX炸药的非等温热分解反应动力学。结果表明,由Arrhenius公式得到的普通和纳米化的LLM-105基PBX炸药在分解深度为0.1%时的表观活化能分别为74.67和138.09kJ/mol。利用Kissinger法计算获得两种LLM-105基PBX炸药在最大分解速率(分解深度约50%)下的表观活化能分别为389.26和215.73kJ/mol,与Ozawa法计算结果相吻合。升温速率趋于零时的特征分解峰值温度分别为606.94和586.48K,热爆炸临界温度分别为615.0和600.4K。相对于普通LLM-105基PBX炸药,纳米化LLM-105基PBX炸药热分解具有更高的反应活性,热感度也有所提高。     

LLM-105/CL-20基高能钝感PBX的制备与性能表征

为满足含能材料高能钝感的要求,以CL-20为主体炸药,LLM-105为钝感剂,采用溶液水悬浮法制备了LLM-105质量分数分别为10%、20%、30%的3种LLM-105/CL-20基PBX。通过扫描电子显微镜(SEM)、粉末X射线衍射仪(PXRD)和差示扫描量热仪(DSC)对样品的形貌、晶体结构和热性能进行表征,并测试其机械感度;采用EXPLO5软件计算了其爆轰参数。结果表明,LLM-105/CL-20基PBX样品呈类球形,颗粒密实,粒径约为500μm;PBX中各组分的晶体结构未发生改变;3种配方的热安定性都较好,且随着钝感剂LLM-105含量的增加,LLM-105/CL-20基PBX的热爆炸临界温度呈递增趋势;与原料CL-20相比,3种LLM-105/CL-20基PBX的特性落高分别提高了25.88、33.68、37.18 cm,摩擦爆炸概率分别下降29%、38%、45%;LLM-105质量分数为10%的LLM-105/CL-20基PBX的特性落高与PBX-9501相当,而LLM-105质量分数为20%和30%的LLM-105/CL-20基PBX分别比PBX-9501高16.6%和25.12%;理论爆速分别高381.76、279.2、82.03 m/s。3种配方LLM-105/CL-20基PBX炸药的爆轰性能明显优于PBX-9501。     

RDX基PBX炸药在不同应力率下的撞击安全性

利用大型落锤和一级轻气炮加载装置对RDX基PBX炸药进行撞击加载实验,获取了不同应力率(0.314~9.83GPa/ms)下的力学响应特性及反应情况,探讨了应力率对该RDX基PBX炸药撞击安全性机理的影响。结果表明,随着应力率的增加,RDX基PBX炸药的撞击安全性降低;PBX炸药颗粒的变形速率随着应力率的增加而增大,热量无法被蜡状添加物在短时间内吸收,使得RDX颗粒温度迅速上升,这是RDX基PBX炸药撞击安全性下降的主要原因。     

一种含LLM-105的HMX基低感高能PBX炸药

研究了不同颗粒形态的LLM-105对HMX的降感作用以及HMX/LLM-105基炸药配方用的黏结体系和钝感体系.设计出一种HMX/LLM-105配方,采用机械感度和冲击波感度以及板痕试验和圆筒试验对其安全性能和爆轰性能进行了测试.结果表明,LLM-105可作为含能钝感剂用于HMX基PBX炸药,该种含LLM-105的HMX基PBX爆速约8700 m/s、爆压34 GPa以上、比动能为1.560 kJ/g,冲击波感度比JOB-9003炸药低10%,是一种新型的低感高能炸药.     

RDX基炸药热起爆临界温度的测试及数值计算

为了研究RDX基炸药在不同烤燃温度下的热分解规律,采用恒温控制技术,以1℃/min的升温速率对RDX基炸药进行了烤燃试验。利用FLUENT软件对不同温度下的热爆炸延滞期进行了数值模拟。结果表明,烤燃温度对RDX基炸药的热分解有重要影响,当恒定温度达到175℃时,RDX基炸药的分解速率发生明显变化。数值模拟结果表明,当以1℃/min的升温速率加热至178℃恒定660min时,RDX基炸药发生了自加热反应,最终导致点火。RDX基炸药发生自加热反应的临界温度为178℃。     

RDX基PBX炸药烤燃试验与数值计算

对RDX基PBX炸药进行了烤燃试验,建立了炸药烤燃计算模型,其中加入了Frank-Kamenetskii、SestakBerggreen和McGuire-Tarver反应模型,采用流体力学计算软件Fluent进行了数值模拟.试验结果表明,PBX炸药在1K/min升温速率下发生剧烈反应的时间为176.0min,此时试样中...     

某LLM-105基传爆药生产工艺及性能研究

为研究某型1-氧-2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪(LLM-105)基起爆药的性能,通过不同的重结晶工艺获得了不同形貌的炸药晶体,测试了其撞击感度;选用不同的粘结剂包覆炸药,通过钢块凹痕实验测试了其作功能力。结果表明:LLM-105在DMSO/水中重结晶并研磨后获得的炸药晶体对撞击钝感,LLM-105和Viton A质量比为97.5%/2.5%的药柱爆炸作功能力最强。此结果可为今后传爆药的发展提供指导作用。     

浇注PBX炸药的配方设计与性能研究

高聚物粘结炸药(PBX)炸药是一种性能优良的低易损性炸药。为探究提高PBX炸药安全性及可靠性的方法,对炸药配方进行了研究;通过测试试样的感度及5s爆发点等试验方法,分析了炸药组分含量对性能的影响。结果表明:粘结体系的适量增加可达到降低感度、提高热安定性的效果;钝感炸药LLM-105可以在不影响炸药爆轰性能的情况下,改善炸药的勤务安全性。以上结果可为类似炸药的研究提供参考。     

基于ABAQUS的PBX炸药烤燃试验数值计算

建立了炸药烤燃过程的三维计算模型,采用Frank-Kamenetskii模型描述炸药自热反应的放热过程,编写了ABAQUS有限元软件的用户子程序HETVAL,模拟计算了不同升温速率、装药尺寸和壳体厚度等条件下PBX炸药的烤燃过程,分析了点火位置的分布规律。计算结果表明,随升温速率的增加和装药长径比的减小,点火位置从PBX炸药内部移向边缘;随着升温速率的增加,炸药的点火时间显著缩短;装药尺寸和壳体厚度对PBX炸药点火时间和点火温度的影响较小。     

PBX炸药细观结构冲击点火的二维数值模拟

为了研究冲击加载下非均质炸药的点火机理,对PBX炸药细观结构在冲击加载下的响应过程进行了二维数值模拟.首先对炸药颗粒的压制过程进行数值模拟,获得PBX炸药的细观结构模型.然后对炸药冲击点火进行数值模拟计算,考虑了热力耦合作用和炸药自热反应,分析了炸药颗粒尺寸、密度和黏结剂对炸药冲击点火的影响.结果表明,冲击作用下PBX...     

NTO含量对RDX基含铝炸药机械感度及爆速的影响

制备了不同3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮(NTO)含量的RDX基含铝炸药,用爆炸概率法和电测法测试了其机械感度和爆速,研究了NTO含量对RDX基含铝炸药机械感度和爆速的影响。结果表明,随着NTO含量的增加,含铝炸药的机械感度明显降低,撞击感度由34%降至2%,摩擦感度由30%降至2%;在相同密度下,随着NTO含量的增加,含铝炸药的爆速降低,当NTO质量分数为35%时,爆速降至7 764m/s,与不含NTO的RDX基含铝炸药相比,降低了169m/s。     

新型钝感高能炸药LLM-105国内外研究进展

为了更好地了解美国LLNL实验室首次合成的1-氧-2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪(LLM-105)的性能,使之应用于国防、航空、核武器等各个领域,本文介绍LLM-105的国内外研究进展,包括LLM-105的热感度、冲击波感度和化学动力学分解模型。并详细介绍以LLM-105为主体炸药,以维通A为粘结剂制成的炸药配方RX-55-AE的热膨胀系数、热传导率及热扩散率等。LLM-105性能表明,LLM-105是一种能量接近于TATB的钝感炸药。以LLM-105为主体炸药制成的配方有着优越的性能。     

RDX基PBX炸药的力学行为和损伤模式

利用电子万能实验机和分离式霍普金森压杆对RDX基PBX炸药进行了实验,获取了不同应变率(10-3～103s-1)下的应力应变曲线,用扫描电子显微镜(SEM)分析了RDX基PBX炸药的微观损伤模式.结果表明,RDX基PBX炸药的力学性能具有明显的应变率效应,失效应力和失效应变均随着应变率的增加而增加.准静态压缩时,试样沿轴线方向开裂,以界面脱粘为主要的损伤模式;而冲击压缩时,试样依然保持原有的块状结构,界面脱粘和晶粒破碎两种损伤模式并存.     

热刺激强度对DNAN基熔铸炸药烤燃响应特性的影响

为研究热刺激强度对DNAN基熔铸炸药烤燃试验的热反应规律,利用自行设计的烤燃试验装置,采用多点测温烤燃试验,在升温速率0.055、1.0、2.0K/min下对该炸药进行了烤燃试验。建立了炸药烤燃计算模型,分别模拟计算了升温速率0.055、0.5、1.0、2.0、3.0、5.0K/min下的烤燃响应情况。结果表明,升温速率对DNAN基熔铸炸药的相变温度、响应温度、点火位置都有较大影响;升温速率为0.055K/min时,炸药发生相变和响应时的温度较低,点火区域位于药柱中心;升温速率为5.0K/min时,炸药发生相变和响应时的温度较高,而点火区域位于药柱上、下两端环状区域;随着升温速率的增大,炸药的响应温度不断升高,相变时的温度呈对数增加。     

高固含量HMX基浇注PBX的烤燃试验研究

参照美国MIL-STD-2015C非核弹药的危险性评估试验,研究了新研制的高固含量HMX基浇注PBX(PBX-9010)的热刺激响应特性,进行了升温速率为1、3、10和100℃/min的烤燃试验,用SEM、XPS和DSC-TG对烤燃试验前后的PBX-9010样品进行了表征。结果表明,PBX-9010炸药均发生了燃烧的低等级反应,是一种高安全性不敏感炸药。升温过程中PBX-9010炸药表面出现"脱粘"现象,烤燃分解反应是由HMX的热分解反应引起,HMX的晶型转变和黏结剂对烤燃试验结果均有重要影响。     

RDX基含铝炸药的热爆发活化能及动力学补偿效应

采用5s爆发点试验获得了12种RDX和铝粉含量不同的RDX基含铝炸药的热爆发动力学参数(lnA和Eb).结果表明,随着RDX含量的增加,Eb先下降后升高,发现该炸药体系的热爆发动力学参数lnA和Eb之间存在补偿效应.根据热爆发温度Tb与RDX和铝粉含量的关系以及动力学补偿效应,从理论上导出了热爆发活化能Eb与RDX和铝...     

含LLM-105无烟CMDB推进剂的燃烧性能

采用燃速-靶线法研究了2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物(LLM-105)的含量和粒度、不同复合燃烧催化剂(A-Pb/A-Cu/CB、B-Pb/B-Cu/CB、C-Pb/C-Cu/CB)及辅助增塑剂(三醋酸甘油酯(TA)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP))对含LLM-105无烟复合改性双基(CMDB)推进剂燃烧性能的影响。结果表明,随着LLM-105含量的增加,不同压强下推进剂的燃速均有明显降低,添加质量分数25%的LLM-105可使10MPa下推进剂的燃速下降达53.3%;粗颗粒LLM-105降低推进剂燃速的效果优于细颗粒,用粗颗粒LLM-105替代等量细颗粒LLM-105,可使不同压强下推进剂的燃速降低,10MPa下推进剂的燃速降低1.5mm/s;添加C-Pb/C-Cu/CB催化剂,推进剂在6~18MPa下的压强指数由0.43降至0.25。用TA替代DEP,可降低推进剂的燃速及压强指数。     

高聚物黏结剂对RDX基含铝炸药性能影响的数值计算及实验验证

为研究乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)对RDX基含铝炸药性能的影响,在A-IX-II炸药中添加EVA制备了含铝PBX炸药。用分子动力学(MD)方法计算了黏结剂EVA与A-IX-II炸药各组分的结合能以及作用方式、AIX-II炸药及含铝PBX炸药的力学性能。计算结果表明,EVA与A-IX-II炸药各组分的结合能均大于0,相互作用力以范德华力为主;EVA能够显著提升A-IX-II炸药的力学性能,使其弹性模量从20.58GPa升至33.27GPa。对A-IX-II炸药和含铝PBX炸药进行了静态力学性能试验,计算结果与试验结果一致性较好。     

CL-20基含铝炸药爆轰波阵面法向速度与曲率的关系

采用高速扫描相机及电探针测速法测量了具有相同铝含量的CL-20基和RDX基含铝炸药的拟定态爆轰波形及爆速,分析了炸药波阵面法向速度Dn与曲率κ之间的函数关系。结果表明,CL-20基含铝炸药的爆轰波阵面较RDX基含铝炸药的平坦,其法向爆速受曲率效应的影响也较RDX基含铝炸药的小。当κ0.005mm-1时,其法向爆速的下降速率明显小于RDX基含铝炸药;当κ0.005mm-1时,其法向爆速的下降速率略高于RDX基含铝炸药。     

金属柱壳约束对非理想炸药驱动效率的影响

通过分析金属柱壳在内部炸药滑移爆轰作用下的动力学响应,建立了爆轰产物压力与壳体径向膨胀位移、材料动态屈服强度之间的关系式。基于Taylor假定确定了壳体完全破裂时爆轰产物压力的阈值。以两种具有相近格尼系数的RDX基含铝炸药为例,对该模型的适用性进行了验证。结果表明,相同壳体下,与无硝酸酯的RDX基含铝炸药相比,含硝酸酯的RDX基含铝炸药的驱动能量利用率具有明显优势。当壳体材料动态屈服强度从0.2GPa增至0.8GPa时,其有效作功能的相对增量约从7.5%迅速增大至15.2%,符合战斗部实际应用中的趋势,表明该分析模型可用于非理想炸药驱动作功性能的综合评价。