DNTF基熔铸炸药的性能研究

通过相图分析，研究了DNTF／TNT作为液相载体炸药的可能性，并对DNTF／TNT、DNTF／TNT／HMX以及DNTF／TNT／HMX／A1体系的典型配方进行了能量表征和讨论。结果表明，DNTF基熔铸炸药是一种很有前途的高能混合炸药，可满足多种武器装药的高威力要求。     

熔铸炸药的研究进展

综述了DNAN、TNAZ、DNTF、M eNQ四种可作为熔铸载体炸药的国内外研究现状,介绍了它们的合成方法、物理化学与爆轰性能、相容性、熔铸配方以及国内外在为其熔铸所做的最新研究成果,为促进上述载体炸药能更好地应用到熔铸中提供必要的参考数据。其中DNAN已经在美国投入到实际熔铸应用中,TNAZ、DNTF、M eNQ处于合成放大阶段和熔铸应用初级阶段。这些炸药的研究和应用将推动无TNT熔铸时代的到来。     

熔铸炸药研究现状与发展趋势

熔铸炸药是目前战斗部最主要的装药方式之一,但是现有以TNT为载体的熔铸炸药配方在能量、安全性、装药质量和力学性能等方面存在明显缺陷。本文详细综述了熔铸炸药连续相、高能量密度材料、综合降感技术、流变性研究和装药工艺5个方面国内外的研究现状,特别是归纳了以NTO、DNTF等为代表的新型含能材料的应用情况,提出了熔铸炸药在新型载体物质、高能钝感单质炸药、共晶炸药、功能助剂、高固相含量熔铸体系装药工艺等方面未来的主要发展方向。     

熔铸炸药载体的研究进展及其性能比较

综述了国内外已报道的关于熔铸炸药载体的研究进展;简要分析了单质熔铸炸药载体的性能优劣,指出1,3,3-三硝基氮杂环丁烷(TNAZ),3,4-二硝基吡唑(DNP),1-甲基-2,4,5-三硝基咪唑(MTNI)性能优良,是替代TNT的较好的熔铸炸药载体;展望了未来熔铸炸药载体的研究方向.     

TNT、DNAN和DNTF单质凝固过程中温度和缩松的数值模拟及实验研究

为了解熔铸载体炸药凝固过程中温度及缩松规律,以TNT、DNAN和DNTF 3种单质炸药为研究对象,使用铸造软件ProCAST对3种载体在铜模具中自然凝固时轴向不同位置处温度变化及总体缩松情况进行了模拟计算,并针对模拟工况进行了试验验证;通过热电偶温度传感器测量并记录温度曲线;对凝固后的药柱进行机械剖分并观察缩松情况。结果表明,TNT、DNAN和DNTF的凝固点分别为81、90和109℃;TNT及DNAN凝固偏向于逐层凝固,而DNTF凝固则接近于体积凝固;3种单质炸药凝固过程中温度模拟结果准确度高,平均误差均小于10%;缩松预测计算结果同试验结果一致;模拟计算精度能够满足工艺实践的需求。     

DNTF基熔铸炸药的金属加速作功能力

用圆筒试验获得含铝和不含铝两种配方的DNTF基熔铸炸药的筒壁膨胀速度、比动能和格尼系数的变化规律,研究了其金属加速作功能力,并与Octol炸药进行了对比。结果表明,DNTF可显著提高混合炸药的金属加速作功能力;加入少量铝粉虽然会降低初始筒壁速度,但在圆筒膨胀后期,筒壁速度可超过不含铝配方,且提高了DNTF基熔铸炸药的持续金属加速作功能力;与Octol炸药相比,含铝DNTF基熔铸炸药的格尼系数提高了6.2%。     

几种硝胺炸药在熔态TNT和DNP中的溶解性及其结晶晶型

为研究硝胺类炸药在熔铸载体中的溶解性并分析溶解后硝胺类炸药的相变,采用物理分离的方法分别测出了RDX、HMX和CL-20在90℃的2,4,6-三硝基甲苯(TNT)和3,4-二硝基吡唑(DNP)中的溶解度;通过拉曼光谱对溶解后回收的硝胺类炸药进行了表征。结果表明,90℃下,RDX、HMX和CL-20在TNT中的溶解度分别为3.35、0.24和4.99g/100g,在DNP中的溶解度分别为12.28、2.64和7.03g/100g;RDX在TNT、DNP中溶解冷却后的晶型均为β型,HMX在TNT、DNP中溶解冷却后的晶型均为α型,RDX、HMX在TNT、DNP中溶解前后晶型一致,均未发生变化;CL-20在TNT、DNP中溶解后回收的晶型均由ε型变为β型,说明CL-20在熔铸炸药载体中由于温度与溶剂的作用晶型不稳定,硝胺类炸药在熔铸载体中溶解并发生相变将会严重影响炸药的性能。     

老化对TNT基熔铸炸药性能的影响

为了研究老化对炸药性能的影响，对自然贮存的3种熔铸炸药TNT／RDX、TNT／RDX／Al和 TNT／HMX／Al进行了加速老化试验。通过扫描电镜、真空安定性试验研究了老化前后3种炸药的微观形貌和安全性能，并测试了老化前后3种炸药的感度和爆速。结果表明，老化后炸药颜色变深，体积膨胀，质量变轻。样品的放气量小于2 mL／g ，热感度变化也较小。机械感度的变化与炸药组分和老化方式有关。TNT／RDX的爆速随着贮存时间的增加而降低，与整体加速老化情况一致，TNT／RDX／Al和 TNT／HMX／Al的爆热随贮存时间的增加变化趋势相反，说明两者老化机理可能不同。     

DNTF炸药的能量及可熔铸性

通过理论计算探讨了DNTF的能量特性,由氮当量公式建立了DNTF的D-ρ0经验公式为D=2171+3651ρ0,计算的Dmax为9243m/s;DNTF的P-ρ0关系式为P=10.8175ρ02-0.574,计算的Pmax为40.01GPa;相对作功能力计算值为172.9%TNT当量。结晶形貌分析结果表明,纯DNTF的结晶形态、致密性及可熔铸性优于TNAZ,铸装药柱密度可达91%TMD以上,从而说明DNTF是一种具有高能量密度、高爆速、高作功能力的可铸装炸药。     

DNAN基高致密熔铸炸药装药安全性研究

文章从熔铸炸药的一般性质入手,分析了以球形化RDX/DNAN为基的高致密熔铸炸药装药的可行性与优越性;通过制备一定量的RDX/DNAN和RDX/TNT熔铸炸药药柱,采用GJB炸药试验方法,进行密度和冲击波感度测试。试验结果表明,相同配比下使用球形化RDX的TNT基高致密熔铸炸药相对于使用普通RDX的TNT基高致密熔铸炸药,其密度更高,冲击波感度略有降低。而相同RDX含量下,将载体由TNT改为DNAN,其冲击波感度又降低了超过15%,安全性得到了极大的提升。     

DNTF及其低共熔物对PBX可压性的影响

研究了二硝基呋咱基氧化呋咱（DNTF）、TNT、三硝基氮杂环丁烷（TNAZ）及其DNTF—TNT和DNTFTNAZ低共熔物作为添加剂，对压装PBX炸药可压性的影响。结果表明，低熔点单质炸药及其低共熔物混合物添加剂能够提高PBX的可压性；在DNTF、TNT、TNAZ3种炸药中，熔点越低，作为添加剂对PBX的可压性提高得越多；低共熔物混合物添加剂对PBX可压性的影响不仅与其熔点有关，而且与构成低共熔物混合物炸药的品种有关，其中DNTF与TNAZ形成的低共熔混合物比DNTF与TNT形成的低共熔混合物能够更好地改善PBX的压制成型性；作为增塑添加剂，适宜的质量分数为2％～3％。     

军民两用乳化炸药的制备

为解决战争期间军用炸药短缺的问题,以民爆行业生产的乳化炸药为研究对象,通过添加乙二胺二硝酸盐(EDD)、钝化RDX等高能组分,增加其能量水平;通过高效乳化剂丙烯酰化Span 80及微乳化技术进一步提高乳化炸药的稳定性,形成高能乳化炸药。结果表明,当EDD和钝化RDX的质量分数均为10%时,乳化炸药的装药密度为1.57g/cm3,爆速为6 120m/s,威力(TNT当量)136%,爆热4 910kJ/kg。     

DNTF基含硼和含铝炸药的水下能量

理论计算了DNTF基含硼和含铝炸药的爆炸性能参数,通过水下能量及爆热测试研究了它们的能量特性。结果表明,含硼质量分数15%的DNTF基炸药水下能量可达到2.1倍TNT当量,并出现最大值。含铝质量分数10%-50%的DNTF基炸药的水下能量随铝含量的增加呈上升趋势,其最大值可达到2.67倍TNT当量。当铅或硼的质量分数低于18%时,含硼DNTF炸药的能量高于含铝炸药。硼铝联用,也可获得较好的能量特性。     

聚氨酯泡沫塑料在低密度炸药制备中的应用

以软质聚氨酯泡沫塑料为载体，制备低密度炸药。探讨了聚氨酯泡沫塑料在低密度炸药中的应用。简单介绍了采用炸药溶液浸渍法、水分散液浸泡法和原料混合发泡法这三种方法的工艺过程以及产品的爆炸性能。     

国外二硝基茴香醚基炸药发展现状

为及时了解国外二硝基茴香醚(DNAN)炸药技术的发展现状,在系统跟踪国外技术文献和研发动态的基础上,综述了DNAN基炸药的配方设计、制备工艺、环境健康评估和装备应用等最新研究与进展。从中分析得出:美国DNAN基炸药技术发展最迅速,DNAN基炸药配方研究活跃,有多种配方已达到实用化水平;DNAN基熔铸炸药的环保和安全特性明显优于TNT,预示着其在不敏感弹药中具有广泛的应用前景;美军率先大规模装备IMX-101和IMX-104炸药并部署部队,标志着大口径炮弹炸药主装药的不敏感化换装已进入实施阶段;对DNAN的研究提出了建议,应重点发展DNAN基高性能熔铸炸药配方、先进制备工艺技术及应用技术。     

炸药爆炸能量的水中测试与分析

介绍了炸药爆炸能量的水中测试方法,对TNT和3种新设计的含铝炸药进行了水中爆炸的实验研究,比较了各炸药的爆炸性能.结果表明,发现冲击波峰值超压、冲量和冲击波能流密度等参数较好地符合爆炸相似律,得到了新配方各参数的爆炸相似律系数.计算了炸药的冲击波能和气泡能,并提出了计算爆炸总能量的方法.把实验测得的炸药的总能量与KHTR程序计算的爆热进行对比,二者符合得较好,说明了KHTR程序可用.     

以温度为函数的硝仿系炸药的爆发分解反应动力学参数

用爆发点试验装置测定了6种硝仿系炸药:2,2,2-三硝基乙基-N-硝基-甲胺(TNMA)、二(2,2,2-三硝基乙基-N-硝基)乙二胺(BTNEDA)、4,4,4-三硝基丁酸-2,2,2-三硝基乙酯(TNETB)、二(2,2,2-三硝基乙醇)缩甲醛(BTNF)、1,1,1,3-四硝基丙烷(TETNP)和二(2,2,2-三硝基乙基)硝胺(BTNNA)在不同温度下的爆发延滞期.依据谢苗诺夫方程lnt_(lag,i)=E_α/RT_i-lnA_α,由lnt_(lag,i)对1/T_i的关系,用作图法和最小二乘法计算了爆发分解反应的表观活化能(E_α)、指前因子(A_α)和5 s爆发点.用非线性等转化率积分法所得的表观活化能(E_α)校验了由lnt_(lag,i)～1/_Ti关系得到的Eα值.借助热力学关系式,计算了爆发分解反应的活化热力学参数[活化自由能(ΔG≠),活化焓(ΔH≠)和活化熵(ΔS≠)].结果表明: (1) E_α和作图法所得E_α间的相对误差在±5%以内; (2) E_α与最小二乘法所得E_α相等的事实佐证了不同温度下爆发分解反应延滞期内的分解深度是相等的,所得E_α和A_α值是可接受的,谢苗诺夫方程推导过程中采用A_α>>G(α)的假设是合理的; (3) 以5 s爆发点和ΔG~#为判据,6种硝仿系炸药对热抵抗能力的次序为:TNETB＞BTNF＞BTNEDA＞TETNP＞TNMA＞BTNNA.     

破甲战斗部新型装药--聚奥黑炸药

一种新型的破甲战斗部装药-聚奥黑炸药是以HMX/RDX二种单质炸药为主体炸药的压装高聚物粘结炸药,其主要特点是可以通过改变HMX/RDX的组成比例,得到不同爆炸能量的系列化产品;更为突出的是,合理选择HMX/RDX比例,使PBX装药具有与HMX相近的高爆炸能量,而成本费用大幅度降低.经过在破甲战斗部中应用试验表明,聚奥黑炸药的装药密度高、破甲威力大,是一种适合装填各类破甲战斗部的新型装药.