热老化对RDX基含铝压装炸药装药发射安全性的影响

为了探讨热老化对炸药装药过载安全性的影响,在71℃下对某黑索今(RDX)基含铝压装炸药装药高温加速老化39天,采用落锤加载装置对老化前后装药的发射安全性进行了考核,并分析了炸药药柱结构、钝感剂和黏结剂含量、RDX晶体品质对装药发射安全性的影响。结果表明,在相同落锤加载条件下,未老化样品比老化后样品发生燃烧爆炸的可能性更大;老化后炸药药柱结构完整,药柱中黏结剂软化迁移,微小孔隙缩小弥合,药柱表面钝感剂和黏结剂含量由5.90%增加到6.20%;RDX晶体颗粒的拉曼特征峰半峰宽较老化前减小,特别是345 cm~(-1)位置处特征峰半峰宽减少了42.4%。表明老化过程中炸药药柱中钝感剂和黏结剂的软化迁移、微缺陷修复、表面钝化、RDX晶体品质的改善等因素是老化装药发射安全性优于未老化装药的主要原因。     

淹没空化水射流倒空钝黑铝炸药实验研究

为了探索淹没空化水射流倒空弹药装药的作用过程和安全性,以钝黑铝炸药为实验对象,开展了淹没空化水射流倒空弹药装药实验研究。采用分离式霍普金森压杆(SHPB)装置,获得钝黑铝应力应变力学性能;搭建空化水射流倒空实验装置,考察空化水射流对钝黑铝的冲击破碎效果和作用机理;采用扫描电子显微镜(SEM)表征破碎颗粒形貌,获得空化水射流对钝黑铝细观破碎模式;搭建热电偶测温装置测量空化水射流冲击过程中钝黑铝内部温度变化,并结合钝黑铝差示扫描量热(DSC)测试结果,探讨实验过程的安全性。结果表明,钝黑铝应力应变曲线包括脆弹性阶段、非线性弹塑性阶段和应变软化阶段3个阶段,并且动态加载下的损伤具有应变率效应;空化水射流能够在15min内干净倒空钝黑铝炸药,收集得到的破碎颗粒最大粒径不超过3cm;钝黑铝的破坏主要是由空泡溃灭时产生微射流和冲击波的强大冲击作用所致,其细观破碎模式主要是晶体与黏结剂和铝粉之间的沿晶分离,并伴随少量的穿晶现象,没有发现晶粒破碎的现象;空化水射流倒空钝黑铝炸药是安全的,最高温度约达50℃,小于规定的热起爆温度(160℃),不易引发钝黑铝爆炸。     

降感黑索今研究

炸药的颗粒品质对炸药感度有重要影响。颗粒品质包括外部品质(颗粒间品质)和晶体品质(颗粒内品质或者内部品质),炸药颗粒外部品质包括炸药颗粒度、粒度跨度、球形度、表面光滑度,炸药颗粒晶体品质包括炸药晶体内部的空洞、裂纹、位错、杂质等。本研究通过改善普通黑索今(RDX)的颗粒品质,得到了降感黑索今(D-RDX),并对其进行了表征分析。制备方法采用特殊的结晶工艺并选用合适的结晶溶剂体系。粒度和粒度分布测量采用激光粒度仪;粒度跨度计算利用公式S=(d90-d10)/(2d50),其中S为粒度跨度,d10为由小到大体积分数累积到10%时的颗粒度;球形…     

膨化硝酸铵晶体特性研究

膨化硝酸铵是一种改性硝酸铵晶体,具有显著自敏化特征,成功应用于各类膨化硝铵炸药及震源药柱中.在膨化剂(表面活性剂)的作用下改善了膨化硝酸铵的物理性能和晶体结构及其特征.本文通过硝酸铵固体表面接触角的测量,算出了膨化硝酸晶体表面能;利用差热分析(DSC)技术给出了膨化剂对硝酸铵晶变的影响;采用x射线衍射分析了膨化硝酸铵晶体的晶格特性.     

聚多巴胺改性的CL-20和FOX-7炸药力学性能及热稳定性

炸药的热稳定性及力学性能已成为影响武器装备安全性的重要因素.为提高六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)和1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)炸药的热稳定性及高聚物黏结炸药(PBX)的力学性能,基于多巴胺(DA)氧化自聚合反应包覆CL-20和FOX-7炸药晶体.采用扫描电子显微镜(SEM)、热分析仪(TG/DSC)、动态力学分析仪(DMA)、接触角测量仪、激光粒度仪、高效液相色谱(HPLC)、BAM撞击感度仪、红外吸收光谱仪、万能材料试验机等,对表面改性颗粒的形貌结构、粒径、包覆含量、感度、热分解性能及其制备的PBX力学性能进行测试.结果表明,多巴胺能在含能晶体表面形成很好的聚多巴胺(PDA)包覆层,通过调控聚合时间可以获得不同的表面包覆形态;同时,PDA还能改善炸药晶体的界面性质,有利于黏结剂的均匀分布;PDA包覆抑制CL-20的转晶,提高CL-20的活化能,提升热稳定性.力学性能表明,CL-20基PBX的巴西强度和压缩强度都得到提高,最高分别提升了34.27％、10.21％;FOX-7基PBX的巴西强度和压缩强度也都得到提高,最高分别提升了40.44％和11.92％,且包覆后,试样的延伸率均有所提升.另外,表面包覆PDA后,两种炸药的蠕变得到明显抑制,抗蠕变性能改善.     

超声端点反射法检测PBX表面裂纹深度

炸药件表面裂纹对其力学性能及爆轰性能具有重要影响,能否通过加工余量去除表面裂纹,关键在于裂纹深度的准确定量。本研究基于超声波端点反射基本原理,建立了奥克托今(HMX)基高聚物黏结炸药(PBX)表面裂纹深度定量检测方法。设计制作了不同深度裂纹的模拟试块,校验了超声端点反射法裂纹深度定量精度。发现实验测量重复性好,实测深度与真实深度之间的差值小于1.0 mm。对比了含自然裂纹的炸药件超声检测和微焦点CT成像技术检测结果。其裂纹深度结果一致性好,表明端点反射法测量裂纹深度是可靠的。分析了超声检测误差来源。结果表明,超声端点反射法检测的裂纹深度与其裂纹实际深度较接近,误差在±1.0 mm之内。     

压制PBX中炸药晶体损伤的研究进展

综述了压制高聚物粘结炸药(PBX)中炸药晶体在机械载荷作用下晶体的微(细)观结构演化,演化过程中损伤的表征和损伤对PBX炸药宏观性能的影响,讨论了压制压力、压制温度、晶体品质和粘结体系对PBX压制过程中晶体损伤的影响,在此基础上讨论了损伤机制和多种构建PBX中晶体损伤的物理模型,认为通过改变压制方式、压制温度、晶体品质和粘结体系可减少晶体压制损伤的产生;利用流形元法、离散元法、图像处理技术等可实现对PBX炸药进行较真实的建模。      

热老化对TATB基高聚物粘结炸药力学性能的影响

对某TATB基高聚粘结炸药(PBX)进行了55～75℃加速老化试验,并对老化前后的样品进行了不同温度下压缩性能、拉伸性能和弯曲蠕变实验,用扫描电子显微镜对老化前后炸药高温拉伸断口形貌进行了观察。结果表明:长期高温贮存后,TATB基高聚物粘结炸药晶体与粘合剂仍具有良好的粘合界面,其模量、破坏强度、破坏应变和稳态蠕变速率等力学性能指标均未发生明显的变化。     

共晶炸药晶体稳定性和爆轰能量提升策略的理论研究

为探究影响共晶炸药晶体稳定性和爆轰能量的关键因素,基于第一性原理方法对六硝基六氮杂异伍兹烷/奥克托今(CL-20/HMX)、六硝基六氮杂异伍兹烷/三硝基甲苯(CL-20/TNT)、苯并三氧化呋咱/1,3,5-三硝基苯(BTF/TNB)、3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮/5,6,7,8-四氢四唑并三嗪(NTO/TZTN)等16种共晶炸药的晶体结构、分子间相互作用、物理化学性质参数、晶体稳定性及爆轰能量进行了研究。结果表明,分子间氢键强度小于21 kJ·mol~(-1)时,共晶晶体稳定性主要由氢键数量决定;氢键强度大于21 kJ·mol~(-1)时,共晶晶体稳定性主要由氢键强度决定。相对于单组分炸药,共晶炸药大多具有较好的氧平衡和氮含量,但晶体密度普遍较小,导致爆轰能量相对于单组分炸药并无明显优势。以CL-20共晶炸药为例,共晶设计需提升分子间氢键的强度,而非仅增大氢原子计量比、增加氢键数量以提升晶体稳定性。该策略能兼顾较好的氧平衡、氮含量和晶体密度,从而实现共晶炸药晶体稳定性和爆轰能量的实质性提升。     

I-RDX及其PBX老化研究进展

总结了降感黑索今(I-RDX)及其高聚物黏结炸药(PBX)老化研究成果,从RDX晶体特性及其评价方法、I-RDX及其PBX老化前后的晶体特性、冲击波感度特性方面进行了综述,认为I-RDX晶体中不含奥克托今(HMX)或含有微量HMX、或机械混入少量HMX时,材料老化后的冲击波感度特性没有明显变化,最后对I-RDX晶体中HMX的影响机理进行了讨论。     

JB-9014炸药加速老化模拟研究

为了解老化对JB-9014炸药爆轰性能的影响,分析了JB-9014炸药加速老化的机理和效应。由JB-9014炸药在升温速率分别为5 K／min、10 K/min、20 K／min的热重曲线,用Ozawa公式和反应深度计算JB-9014炸药的热分解活化能、指前因子,机理函数和动力学方程。根据推导的动力学方程计算了JB-9014炸药在70℃、75℃加速老化过程中不同反应深度的密度、组成和生成热。进而通过VLWR爆轰程序计算JB-9014炸药的爆轰参数。研究结果表明,JB-9014炸药经过加速老化后,当密度减少时,爆速和爆压均有所降低。     

钝感高能炸药JB－9001冲击Hugoniot关系测试

本文利用“压力对比法”实验技术，通过锰铜压力计测试待测炸药样品和ＬＹ１２铝样品在ＬＹ１２铝飞片的同时撞击下的界面压力ｐ＿ｅｘｐ和ｐ＿Ａｌ，由冲击波关系式和正文回归直线拟合分析，确定了钝感高能炸药ＪＢ－９００１的冲击Ｈｕｇｏｎｉｏｔ关系。     

钝感高能炸药JB-9001冲击Hugoniot关系测试

本文利用“压力对比法”实验技术，通过锰铜压力计测试待测炸药样品和LY12铝样品在LY12铝飞片的同时撞击下的界面压力Pexp和P_Al，由冲击波关系式和正文回归直线拟合分析，确定了钝感高能炸药JB-9001的冲击Hugoniot关系。     

用光电技术研究高能炸药反应区宽度

利用光电技术对JO-9159和JB-9014炸药反应区宽度进行了研究。采用氯仿作为窗口材料,通过瞬态光学高温计测得氯仿中冲击波前沿的发光强度,然后由界面连续性条件及镜像反演规律获得炸药的反应区结构参数。结果表明:JO-9159炸药有明显的CJ点存在,而JB-9014炸药则没有,JO-9159炸药反应区宽度随着装药密度的降低而减小。     

PBX模拟材料内应力激光超声掠面纵波检测方法研究

为了验证激光超声技术检测高聚物粘结炸药(PBX)内应力的可行性,建立了基于激光超声掠面纵波的PBX模拟材料内部应力状态新型高效无损检测方法。搭建了PBX模拟材料试件应力在线激光超声无损检测实验平台。测量了不同加载状态下激光超声掠面纵波信号。结果表明,PBX模拟试件在受到1 MPa以上应力时,超声掠面纵波的传播方向与应力方向平行时声速变化明显。声速相对变化量与应力呈近似线性增加的关系,随着应力的增加,超声掠面纵波的声速随之增加。初步验证了激光超声掠面纵波对于PBX模拟材料内部应力状态检测的可行性。     

复合装药结构隔板实验与数值模拟

为得到钝感炸药（IHE）和高能炸药（HE）复合装药结构对冲击波感度的响应情况,对不同结构的复合装药进行隔板实验,得到了其冲击波感度与药柱高度比值的一阶指数关系。利用显式有限元程序对复合装药结构进行隔板实验的数值模拟,计算结果与实验结果吻合。通过数值模拟计算并比较了铝、有机玻璃、钢隔板和未反应JB-9014炸药的爆轰反应边界值。     

高聚物粘结炸药压缩疲劳特性试验研究

介绍了高聚物粘结炸药(PBX)压缩疲劳特性试验方法,以JB-9014炸药为研究对象,分别进行最大应力σmax为20.98,22.30,23.60,25.50,26.50 MPa,频率为2Hz的正弦波加载方式下的疲劳试验,得到了JB-9014炸药的压缩疲劳S-N曲线。从S-N曲线推知JB-9014炸药在σmax=20.98 MPa(相当于70％的破坏应力)时,压缩疲劳极限N为2.8×106,说明JB-9014炸药有良好的耐疲劳性能。     

纳米陶瓷材料超声振动磨削加工表面质量研究

研究纳米陶瓷材料磨削加工磨削力、磨削温度及表面粗糙度等表面特征,获取高质量的加工表面,是该工程材料得以广泛应用的重要前提。对纳米ZrO2陶瓷材料平板施加二维超声振动进行磨削,超声振动产生的空化作用、泵吸作用以及涡流作用,能一定程度上改善材料的加工性能、提高加工表面质量,实现纳米陶瓷材料的精密高效加工。结果表明:二维超声振动磨削与普通磨削相比,实际磨削力、磨削温度相对较低且随切削深度增加增长速度较慢;选取不同的磨粒粒度对纳米陶瓷材料进行磨削加工,超声振动加工的表面粗糙度值与普通磨削表面的粗糙度值相比相对较小。     

镍基、铜基喷焊覆层的耐气蚀性研究

分别选择NiCrSiB及其加入不同量Mo元素的NiCrMoSiB(1)、NiCrMoSiB(2)自熔合金粉末和CuNiSiB自熔合金粉末,采用氧乙炔焰粉末喷焊工艺制备覆层,用超声波振动气蚀仪对覆层进行耐气蚀性能研究,用扫描电子显微镜对覆层表面气蚀破坏形貌进行观察.结果表明:含Mo的镍基覆层有较好的耐气蚀性,且随着Mo元素加入量的增加,耐气蚀性增大; CuNiSiB比NiCrSiB覆层耐气蚀能力强.还探讨了覆层气蚀破坏机理.