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。     

装填RDX基含铝炸药射孔弹的性能试验

为了提高含能射孔弹综合性能,降低致密油气储层的开采难度,对装填RL-F含铝炸药射孔弹的性能进行了研究。首先以RL-F含铝炸药为研究对象,对RL-F含铝炸药进行了机械感度、静电火花感度、5 s延滞期爆发点和DSC热分解测试;其次分别将RL-F含铝炸药和JH-16炸药装填在89型射孔弹中,进行了地面模拟装枪穿钢靶和穿柱状混凝土靶试验。结果显示:RL-F含铝炸药具有合适的机械感度,耐热性良好,适用于射孔弹压装工艺;与装填JH-16炸药的89型射孔弹穿深性能相比,装填RL-F含铝炸药的89型射孔弹地面侵彻钢靶和地面侵彻柱状混凝土靶穿深分别降低了10.6%和27.5%,而装填RL-F炸药在侵彻混凝土靶时射流孔道干净清晰、无杵堵,孔道无压实带。     

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。     

铝灰替代含铝乳化炸药中铝粉的可行性研究

采用工业制铝过程中产生的废弃副产物铝灰作为铝粉的替代物来制备乳化炸药,能够有效地降低含铝乳化炸药的制备成本,同时也是对于铝灰的一种新型节能回收利用方式。使用TGA-FTIR联用热分析、铅柱压缩法、爆破漏斗法、电测法及高低温循环等方法对新型铝灰替代含铝乳化炸药的热安全性、爆轰性能及储存稳定性进行了研究。结果表明：添加质量分数10%一次铝灰制备所得的乳化炸药,与普通含铝乳化炸药的热分解性能差异较小,且较基础乳化炸药的做功能力方面有较大幅度的提高,爆破容积提高约50%,而猛度、爆速及机械感度等性能无明显差距;在储存稳定性方面,与添加铝粉的乳化炸药和基础乳化炸药性能差距较小。铝灰替代铝粉制备含铝乳化炸药具有可行性。     

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。     

球磨法制备高活性铝粉

为提高含铝炸药爆热性能,探索高活性金属铝粉的制备方法,采用立式球磨机对球形铝粉进行处理,研究球磨机的搅拌转速、球磨时间、助磨剂的配比对活性铝粉粒径、形貌、热性能的影响;利用扫描电子显微镜、激光粒度测试仪和同步热分析仪检测活性铝粉形貌、粒径及热分解特性;采用热分析参数法测定活性铝含量。结果表明:制备活性铝粉的最佳条件为搅拌转速1 100 r/min,研磨时间4 h,助磨剂占铝粉质量比4%;制备的活性铝粉粒径d_(50)为1.108μm,片状,活性铝质量分数由90.42%增加到98.42%;用于含铝炸药中,爆热值由6 805 kJ/kg增加到7 642 kJ/kg。     

铝粉对化学敏化水胶炸药性能影响的实验研究

为研究不同形状和含量的铝粉对化学敏化水胶炸药性能的影响,在水胶炸药中分别添加质量分数为1％、2％、3％、4％片状和粒状铝粉.对比分析添加不同的质量分数及不同形状铝粉水胶炸药的爆热、爆速和猛度变化情况.结果表明:随着铝粉质量分数从0％增加到4％,炸药的爆热增加,爆速和猛度下降.当炸药中分别添加质量分数为4％的片状铝粉和粒状铝粉的水胶炸药比不含铝粉的水胶炸药,其爆热分别提高了17.99％、16.54％,爆速分别降低了15.12％、13.27％,猛度分别下降了18.18％、16.78％.     

铝粉对化学敏化水胶炸药性能影响的实验研究

为研究不同形状和含量的铝粉对化学敏化水胶炸药性能的影响,在水胶炸药中分别添加质量分数为1%、2%、3%、4%片状和粒状铝粉。对比分析添加不同的质量分数及不同形状铝粉水胶炸药的爆热、爆速和猛度变化情况。结果表明:随着铝粉质量分数从0%增加到4%,炸药的爆热增加,爆速和猛度下降。当炸药中分别添加质量分数为4%的片状铝粉和粒状铝粉的水胶炸药比不含铝粉的水胶炸药,其爆热分别提高了17.99%、16.54%,爆速分别降低了15.12%、13.27%,猛度分别下降了18.18%、16.78%。     

铝粉含量对RDX基含铝炸药爆热性能的影响

为了研究铝粉含量对含铝炸药爆热性能的影响,以RDX基含铝炸药为研究对象,分别通过理论计算和爆热测试,得到了RDX基含铝炸药的爆热结果,重点分析了混合炸药体系铝氧摩尔比对爆热的影响规律。结果表明:RDX基含铝炸药的爆热随着铝氧摩尔比的增大以三次多项式规律变化,呈先增大、后减小趋势;爆热最大时,炸药体系的铝氧摩尔比为0.8。     

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。     

不同粒度及包覆改性高氯酸铵的热分解性能和安全性能研究

采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪对不同粒度及包覆改性高氯酸铵(AP)颗粒的分散性及晶相进行了表征,并通过差示扫描量热法和机械感度测试研究不同AP样品的热分解性能和安全性能。结果表明,随着AP粒度增加,颗粒分散性得到一定改善,相同粒度的包覆改性AP分散性优于普通AP;不同粒度及包覆改性AP的晶相均一致;AP粒度越小,其热分解性能越好,对于粒度相同的AP,包覆改性对其热分解性能影响不大;随着AP粒度增加,其撞击感度和摩擦感度均降低,平均粒径(d_(50))分别为1μm、3μm和6μm的AP其撞击感度和摩擦感度分别为96%、80%、64%和28%、28%、16%;包覆改性可以明显降低AP的感度,d_(50)为3μm的包覆改性AP与粒度相同的普通AP相比,撞击感度和摩擦感度分别降低了28%和16%。     

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。     

铝粉含量和粒度对HMX基炸药空爆性能的影响

为了分析不同铝粉含量及颗粒尺寸对炸药空中爆炸性能的影响,笔者利用含铝炸药的自由场空爆试验,测试了不同配方的含铝炸药空爆超压、正压作用时间和空爆冲量,对试验结果进行了比较分析。对于HMX基含铝炸药,铝粉的质量分数为30%~35%时,超压和冲量较高;当铝粉的质量分数超过35%时,超压和冲量趋于降低。自由场传感器测定结果显示,超压和冲量在4.5 m的较远距离处、铝粉的质量分数约30%时有最大值。当铝粉的质量分数约为30%时,含纳米铝粉炸药的超压和冲量低于含微米铝粉炸药。     

F2604/AP复合物制备及性能研究

采用静电喷雾技术制备了以氟橡胶(F2604)为包覆材料的F2604/AP(高氯酸铵)复合物。通过对所制备的复合颗粒进行扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、差示扫描量热(DSC)及机械感度检测分析,研究超细AP复合物包覆效果、热分解特性及感度特性。结果表明,由静电喷雾技术所制备的复合含能材料颗粒尺寸小、分布均匀、包覆效果良好;与AP样品颗粒相比,AP复合含能材料样品颗粒的放热峰温度有大约70~80℃的延后,热分解温度有所提高,有利于其热稳定性;随着F2604含量的增加,F2604/AP复合颗粒的机械感度逐渐降低,F2604的添加可以有效降低AP的机械感度。     

含铝炸药爆轰产物JWL状态方程参数的预估方法研究

含铝炸药爆轰产物JWL状态方程参数是含铝炸药爆炸性能数值模拟的基础,通常需要开展圆筒实验才能确定,成本很高。在理论计算、数值模拟和验证实验的基础上,提出了一种新的含铝炸药爆轰产物JWL状态方程参数预估方法。该方法首先拟合了LiF的Cowan状态方程参数和热力学函数系数,并用LiF代替含铝炸药爆轰过程中未反应的铝粉,运用BKW程序得到不同铝粉反应度下的多组JWL状态方程参数。在此基础上,再利用AUTODYN软件进行含铝炸药水中爆炸数值模拟,通过数值模拟结果和实验结果的对比,从而确定含铝炸药爆轰产物JWL状态方程参数。研究结果表明:该方法无需开展圆筒试验就可以确定含铝炸药的爆轰产物JWL状态方程参数。     

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。     

RDX基铝纤维炸药与铝粉炸药水下爆炸性能比较

为了评估含铝炸药的综合性能,将铝粉用铝纤维代替,与RDX均匀混合压制得到铝纤维炸药,分别对铝纤维炸药、铝粉炸药、RDX进行水下爆炸实验,测量70 cm、90 cm、120 cm、150 cm处冲击波压力时程,获得三种炸药在不同位置处的冲击波压力峰值、冲量、比冲击波能、气泡脉动周期、比气泡能等参数,研究表明:在压力时程的有效持续时间内,铝纤维反应速率低于铝粉,铝纤维破碎消耗部分能量,导致铝纤维炸药的压力峰值、冲量、比冲击波能低于铝粉炸药。铝纤维的比表面积小,未被氧化的铝含量比铝粉高,且第一次气泡脉动周期较长,使得铝纤维与铝粉参加反应的程度相当,铝纤维炸药的比气泡能略高于铝粉炸药,使得铝纤维炸药的总能量与铝粉炸药相当。     

黏结剂对TKX-50基压装炸药机械感度和成型性的影响

为了研究黏结剂对TKX 50单质炸药的机械感度和成型性能的影响,通过粒度分布试验分析了高速剪切粉碎机处理TKX-50原料后的形貌和粒度。借助机械感度试验研究了TKX-50原料、TKX-50预处理样品、黏结剂氟橡胶和含能热塑性弹性体ETPE包覆处理后TKX-50炸药的安全性能;利用压制成型试验分析了压力、温度对含不同黏结剂的TKX-50基压装炸药成型性的影响规律。结果表明,预处理后TKX-50的粒度变小,分布变窄,形貌比较规整,机械感度降低;氟橡胶或ETPE包覆处理TKX-50炸药的机械感度降低,在一定程度上提高了炸药的安全性;压力、温度对含氟橡胶或ETPE黏结剂的TKX-50基压装炸药的成型性影响较大,且ETPE黏结剂的TKX-50基混合炸药的成型性较好,特定压力和温度条件下其相对密度可达98.1%以上。     

用煤粉代替木粉生产2~＃岩石炸药

我厂在硝铵炸药生产中,原料木粉来源贫乏,满足不了生产的需要。于是,从1978年4月开始,用煤粉代替木粉试生产2~＃岩石炸药,取得一定成果。我厂采用半风化烟煤,含固定炭62.32％。粗煤粉先经自然干燥,使水份降到4％以下,再用15目筛子过筛,袋装备用。根据混合炸药零氧平衡原则,确定其配料比为: 硝铵:梯恩梯:煤粉=85.5:11:3.5 采用轮碾机热混工艺进行混药生产。春、夏、秋季控制轮碾机夹套溢度在65±5℃;冬季为70±5℃。每次投料共200公斤,投料顺序为:首先投入171公斤经二级凸轮粉碎机粉碎的硝铵,压碾15分钟后,投入22公斤经球磨机粉碎的梯恩梯,压混到20分钟,再加入7公斤煤粉,压混到27分钟出料。产品性能如下: