铵油炸药微观结构及其对雷管起爆感度的影响

炸药微观结构对性能影响显著,为更好认识铵油炸药(ANFO)微观结构及其对起爆感度的影响,采用扫描电镜法(SEM)和密度测试法表征不同状态铵油炸药颗粒的微观结构,通过切片技术观测ANFO炸药颗粒内部的微观特征,借鉴板痕试验原理测试样品雷管起爆感度。结果表明,未膨化ANFO炸药颗粒内部及外部孔洞和裂纹很少,颗粒表面较膨化ANFO炸药光滑;膨化ANFO炸药颗粒表面存在大量孔洞、裂纹和突起,表面凹凸不平,颗粒内部存在大量毛孔和孪晶。研究同时表明,膨化AN颗粒内的晶体生长过程并未进行完全。多孔的颗粒结构和凹凸不平的颗粒表面有利于提高ANFO的雷管起爆感度。     

乙醇为溶剂制备超细高氯酸铵的GAS研究

在测定CO2-乙醇系统膨胀度和气液平衡计算的基础上,以乙醇为溶剂测试了超临界二氧化碳气体抗溶剂法(gas anti-solvent,GAS)重结晶高氯酸铵(AP)过程中压力、温度、溶液初始浓度及升压速率、静置时间等对产品晶粒大小、晶形的影响规律。试验结果表明:在GAS细化过程中,AP颗粒的平均粒度随温度升高而增大。在25℃时,平均粒度随初始浓度的增大而减小,但在31℃和40℃时,影响趋势相反。升压速率越大,越易得到粒度均匀的小颗粒AP。终点压力越大,平均粒度越小,但终点压力大于9MPa后,影响不再明显。终点压力为6MPa时,静置时间延长,粒度明显增大,且分布较宽;但终点压力达到9MPa时,粒度变化变小,晶形略有改变。综合分析表明,升压操作引起的液相湍动强度和溶剂本身的物化性质是影响样品粒径、晶型的关键性因素。最后,在温度25℃,终点压力9MPa,升压速率35kg.h-1,初始浓度1.0g.(100mL)-1时,得到60nm多面体形状的AP微细颗粒,其边缘不规则,晶体有断裂现象。     

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。     

Al粉对RDX机械感度的影响

为了研究加入不同含量、不同形状的Al粉后RDX机械感度的变化趋势,进行了撞击感度和摩擦感度试验.结果表明:RDX炸药中加入Al粉后,摩擦感度降低,并且Al粉含量越高,摩擦感度降低越多;而撞击感度却随Al粉的加入呈非线性的变化,Al粉含量较少时,撞击感度增大,当Al粉含量增至10%时,撞击感度增至最大,随后,撞击感度随铝粉含量的增加呈明显降低趋势.不同形状的Al粉对RDX的摩擦感度影响不同,较之球形Al粉,片状Al粉表现出较低的摩擦感度及较高的撞击感度.该研究结果为实际工作中解决含铝炸药的安全性提供了有利依据.     

超细高氯酸铵复合粒子的制备及性能研究

为降低超细高氯酸铵(AP)的机械感度,以纳米石墨粉、普通石墨粉和炭黑为钝感改性剂,采用气流冲击粉碎法对超细AP进行表面改性,制备了超细AP/纳米石墨(AP-1)、超细AP/石墨(AP-2)、超细AP/炭黑(AP-3)复合粒子以及空白超细AP对比样(AP-C)。采用场发射扫描电子显微镜(SEM)、微米粒度仪、X射线粉末衍射仪(XRD)及傅里叶红外光谱仪(FTIR),表征了复合粒子的形貌和结构;用撞击感度仪和摩擦感度仪,测试对比了复合前后超细AP粒子的机械感度;采用差示扫描量热仪(DSC),测试了复合粒子的热分解性能。结果表明,相比于AP-C,AP-1、AP-2和AP-3的撞击感度分别降低了18.2%、21.2%和8.9%,AP-1、AP-2和AP-3的摩擦感度分别降低了12.5%、12.5%和8.3%,10℃·min-1的升温速率下,AP-1、AP-2和AP-3的高温分解峰分别提前了75.4,64.2℃和44.4℃。     

Al粉对NEPE推进剂感度的影响

研究了配方中Al粉含量和粒径对NEPE推进剂的撞击感度、摩擦感度和静电火花感度的影响。结果表明,随配方中粒径为d50=90μm、41μm的Al粉含量增加、HMX含量的降低和Al粉粒径的增加,NEPE推进剂的摩擦感度降低,静电火花感度升高,而由粘合剂包覆的小粒径Al粉可使NEPE推进剂的静电火花感度降低。     

超细HNIW机械感度的研究

采用喷射结晶的方法对HNIW(六硝基六氮杂异伍兹烷或CL-20)进行了细化,细化后HNIW的平均粒径为193.5nm.对超细HNIW的撞击感度及摩擦感度进行了研究.试验结果表明:与粗颗粒HNIW相比,超细HNIW的撞击感度明显降低,50%落高值从7.94cm增大为33.9cm;而摩擦感度变化不大,爆炸概率从74%增加到80%.     

表面活性剂对铵油炸药粒子微观结构及雷管起爆感度的影响

为提高铵油炸药(ANFO)雷管起爆感度,在ANFO配方中引入6种不同的表面活性剂.采用SEM技术和板痕原理试验法测试了表面活性剂改性ANFO的粒子微观结构及其雷管起爆感度.结果表明,表面活性剂对ANFO粒子微观结构和雷管起爆感度有较大影响.SDBS得到的改性粒子呈层状结构、表面较光滑、孔隙少,8号铜雷管作用下未起爆;专用膨化剂、CTAB、KH560、Tween80和TX-10改性的ANFO样品在粒子表面粗糙度、孔隙等方面具有不同的结构特征,雷管作用下均发生了爆轰.     

二茂铁种类对超细AP/二茂铁体系感度的影响

采用撞击感度、摩擦感度和热分解特性测试方法,研究了二茂铁种类对超细AP/二茂铁体系感度的影响.结果表明,本研究所涉及的二茂铁衍生物均使超细AP/二茂铁催化剂混合物的撞击感度和摩擦感度显著升高;超细AP/二茂铁催化剂体系的撞击感度与二茂铁催化剂的铁含量不存在相关关系,而超细AP/二茂铁催化剂体系的摩擦感度与二茂铁催化剂的铁含量存在正相关关系;某些二茂铁催化剂( SH-F-1、SH-F-2、SH-F-3、GFP、SH-F-5)/超细AP体系的DSC曲线中AP的晶型转变峰之前出现新的放热峰,表明其热感度较大.     

双核二茂铁衍生物对超细AP/DFD体系机械感度的影响机制

为了研究双核二茂铁衍生物(DFD)分子结构与超细高氯酸铵(AP)/DFD体系机械感度的相关性,采用计算化学与实验相结合的方法,探索了DFD分子结构、AP与DFD相互作用、超细AP/DFD体系的热分解特征量与该体系机械感度的相关性。结果表明,超细AP/DFD体系的撞击感度和摩擦感度的触发机制不同。超细AP/DFD体系机械感度的相关性分析表明,该体系撞击感度的触发源于AP热分解,超细AP/DFD体系的三个放热反应过程越集中,撞击感度越低;该体系摩擦感度的触发源于AP晶面-DFD相互作用和该体系低温段的反应,AP低温热分解峰温与DFD低温氧化峰温之差越大,摩擦感度越低。     

造型粉包覆质量表征及其对机械感度的影响

为了掌握降感机理,降低压装塑料黏结剂炸药(PBX)机械感度,采用XPS、EDX等方法对炸药造型粉的表面包覆质量进行了表征方法研究,通过测试表面元素含量,进行了造型粉表面包覆度计算,并对包覆度对机械感度的影响规律进行了研究分析。结果表明,造型粉表面的包覆度可以半定量地表征造型粉表面的包覆质量,而且还可用于研究同系列配方造型粉的机械感度;包覆度越高,机械感度相应越低,因此通过优化造粒工艺提高包覆度,可降低配方的机械感度。     

碳纳米管对AP/CMDB推进剂燃烧性能和力学性能的影响

为了改善溶剂压伸法制备的高氯酸铵/复合改性双基(AP/CMDB)推进剂的燃烧性能和力学性能,采用差示扫描量热法(DSC)和扫描电子显微镜(SEM)研究了碳纳米管(CNTs)对AP/CMDB推进剂主要组分热分解性能及AP/CMDB推进剂微观结构的影响,测试了含质量分数为0.1%、0.3%和0.5%CNTs的AP/CMDB推进剂的燃速和抗冲强度。结果表明,CNTs可以有效催化AP的热分解,使AP低温分解峰消失,高温分解峰温提前39.9℃,但对NC/NG双基组分的热分解影响不大;CNTs可以改善AP/CMDB推进剂的微观结构,添加0.5%CNTs的推进剂中无明显微裂纹;CNTs可以有效改善AP/CMDB推进剂的燃烧性能和力学性能,随着CNTs含量的增加,推进剂的燃速提高、压强指数降低,推进剂的抗冲强度增大;添加0.5%CNTs的AP/CMDB推进剂10 MPa下燃速为61.19 mm·s~(-1),10~22 MPa压强指数为0.51,-40℃下的抗冲强度为5.55 kJ·m~(-2)。     

短切碳纤维对AP/HTPB底排推进剂力学性能的影响

为了提高高氯酸铵(AP)/端羟基聚丁二烯(HTPB)底排推进剂的力学性能,在原始AP/HTPB底排推进剂配方中添加质量分数分别为0.3%和0.5%的2 mm短切碳纤维。对含短切碳纤维的AP/HTPB底排推进剂进行静态单轴拉伸、压缩性能实验。用扫描电镜(SEM)进行试件断裂面微观分析。实验结果表明:添加质量分数为0.3%和0.5%的2 mm碳纤维的AP/HTPB底排推进剂的拉伸强度分别提高了11.7%和33.0%,压缩强度分别提高2.1%和7.8%。短切碳纤维分布在HTPB基体中。短切碳纤维与HTPB基体的黏结性能良好。新型含短切碳纤维的AP/HTPB底排推进剂的破坏主要由AP颗粒脱粘引发。短切碳纤维对HTPB基体中微裂纹的发展有抑制作用。显示短切碳纤维是良好的AP/HTPB底排推进剂的增强体。     

含湿量对RDX的机械感度和热分解特性的影响

为了研究含湿量对RDX的机械感度和热分解特性的影响,采用爆炸概率法和升降法,分别在HGZ-1型撞击感度仪上和MGY-1型摩擦感度仪上对不同含湿量的RDX进行感度测试,并对不同样品进行DSC测试分析和热力学理论计算,得到不同含湿量对RDX爆炸活化能和起爆能量临界值的影响规律.结果表明:含湿量对RDX机械感度有明显影响,机械感度与含湿量呈负相关性;湿分会降低RDX的爆炸性能,含湿量越大,RDX起爆所需能量越高,物料越不易起爆.     

硝基胍炸药的机械感度和爆炸性能研究

研究了硝基胍(NQ)的晶型对其装药、爆炸性能的影响；测定了以硝基胍为基的混合炸药(NQ97)的撞击感度、摩擦感度及其爆速、爆压。实验证明，用NQ97代替B炸药来装填武器，可以改进武器系统的安全性能，且不会降低武器系统的威力。     

基于气流粉碎法的超细类球形高氯酸铵批量制备及其表征

利用经过改进的气流粉碎机直接制备了超细类球形高氯酸铵(AP)粒子,通过扫描电子显微镜、激光干法粒度仪、傅里叶红外光谱仪和X射线衍射仪表征了原料AP、超细非球形AP和超细类球形AP 的形貌、粒度、样品成分和晶体结构。对同粒度超细类球形AP与非球形AP粒子的热分解性能、机械感度、堆积密度、吸湿性与结块性进行了测试。结果表明,利用气流粉碎法直接制备的超细AP粒子基本为类球形,粒度大约2 μm,粒度均匀,表面光滑无缺陷,且分散性良好,过程无杂质引入。球形化后AP粒子相比同粒度非球形AP粒子：热稳定性略微提高,撞击感度降低37.6%,摩擦感度降低26.7%;松装堆积密度提高了10.7%,振实密度提高了24%;吸湿与结块性明显改善。     

温度对B炸药力学性能与感度的影响

利用分子动力学软件Material Studio,研究了B炸药在不同温度下的力学性能与感度。根据B炸药的组成成分,建立了B炸药的晶胞模型。通过数值仿真,得到了B炸药在不同温度下的力学参数、最大键长分布、键连双原子作用能与内聚能密度。通过比较分析仿真结果,得到不同温度下B炸药力学参数与感度变化情况。结果表明:随着温度的升高,B炸药的力学参数逐渐减小,表明其力学性能逐渐减弱,最大键长分布逐渐增大,键连双原子作用能与内聚能密度逐渐减小,表明炸药的感度逐渐增大。