凝聚相炸药拐角爆轰的数值模拟

基于多介质可压缩流体方程和炸药反应速率方程构建了三维凝聚相炸药爆轰的物理模型,建立了适用于多相爆轰混合反应区计算的热力学平衡迭代方法并开发了高效稳定的爆轰并行模拟软件,基于对比试验验证了物理模型、数值方法和软件模块的正确性。通过数值模拟不同拐角的爆轰过程,重点研究了凝聚相炸药拐角爆轰的波阵面结构、流场与化学反应的相互耦合和拐角处的二次起爆机理。结果表明,PBX9404炸药135°拐角比90°拐角衍射范围更大,波阵面结构受到当地流场波速的影响;爆轰波绕过拐角后由于流场涡流作用导致化学反应与前导激波解耦,形成临时"死区",随着拐角增大,拐角死区范围扩大;死区二次起爆的关键是混合反应区回爆波的作用时间大于拐角区域起爆的临界诱导时间。     

两种DNAN基含铝炸药的爆轰性能

为研究2,4-二硝基苯甲醚(DNAN)基含铝炸药的爆轰性能,采用全光纤激光干涉测速仪(DISAR),测量了两种含铝炸药——RBOL-2(DNAN/HMX/Al/添加剂)和RMOE-2(DNAN/HMX/NTO/Al/添加剂)爆轰端面与窗口界面粒子速度以及驱动金属平板自由表面速度,得到两种炸药的爆轰反应区宽度分别为(1.073±0.111)mm和(1.559±0.094)mm,CJ压力分别为(25.42±0.44)GPa和(20.99±0.15)GPa,冯·诺依曼峰值压力分别为41.27 GPa和27.69 GPa等爆轰波结构参数。金属平板自由表面速度结果表明:RBOL-2炸药的做功能力强于RMOE-2炸药;含铝炸药达到的稳定爆轰状态与起爆加载条件有关,加载压力越高,含铝炸药的做功能力越强,在较高的加载压力(21 GPa)下,加载压力越高,参与爆轰反应区反应的铝粉越多,含铝炸药达到的爆轰状态越强。     

HMX基和TATB基PBX爆轰波的拐角性能

为了研究HMX基和TATB基高聚物粘结炸药(PBX)爆轰波的拐角性能,采用蘑菇(Mushroom)试验测试了HMX基炸药(含95%HMX的PBX-Ⅰ,含85%HMX和7%TATB的PBX-Ⅱ)和TATB基炸药(含95%TATB的PBX-Ⅲ)在起爆直径7mm和10mm条件下的出射角、熄爆角及延迟时间。结果表明,在起爆直径7mm的情况下,PBX-Ⅰ的出射角(75.5°)略大于PBX-Ⅱ的出射角(74.4°),PBX-Ⅰ和PBX-Ⅱ的熄爆角均为90°,都能够发展为类似球形,显示HMX基PBX均有较好的拐角性能。在起爆直径10mm的情况下,PBX-Ⅱ的出射角为78.6°,熄爆角为90°,PBX-Ⅲ的出射角为16.1°,熄爆角为60.4°。对于HMX基PBX,随着起爆直径的增大,出射角增大。在HMX基PBX中加入TATB,出射角减小。当HMX全部用TATB代替,出射角显著减小,三种炸药的拐角性能优劣顺序为:PBX-ⅠPBX-ⅡPBX-Ⅲ。     

硅烷偶联剂改性α-AlH3材料的制备及其与HMX和CL-20的相容性

为提高α-AlH₃与HMX和CL-20的相容性,选用带有不同有机官能团的硅烷偶联剂对α-AlH₃进行包覆改性。通过X射线衍射仪（XRD）、红外光谱仪（FT-IR）、X光电子能谱（XPS）和扫描电镜（SEM）对包覆改性前后α-AlH₃的结构和形貌进行表征,并考察α-AlH₃和改性后所得材料分别与HMX和CL-20的相容性。结果表明：硅烷偶联剂在不改变α-AlH₃本体结构的基础上,可在其表面形成均匀的包覆层;其中γ-巯丙基三乙氧基硅烷（KH580）包覆改性提高了α-AlH₃热稳定性,使其最高热分解温度提高1.7 ℃,活化能E_a值增加2.21 kJ·mol^-1;γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH570）改性后,α-AlH₃与HMX混合体系的相容性从3级提升至1级;KH550改性后,α-AlH₃与CL-20混合体系的相容性从4级提升至1级。     

敏化方式对MgH2型储氢乳化炸药爆轰性能的影响

为了研究敏化方式对MgH_2型储氢乳化炸药爆轰性能的影响,进行了两种储氢乳化炸药的水下爆炸和猛度测试实验。借助实验数据和理论分析,研究了MgH_2型储氢乳化炸药作功能力与猛度之间的关系,并对用比冲量表示炸药猛度的理论进行了修正。结果表明,在物理敏化和化学敏化的MgH_2型储氢乳化炸药中,MgH_2粉末分别起到含能添加剂和化学发泡剂的作用。与化学敏化相比,物理敏化的MgH_2型储氢乳化炸药比冲击波能、比气泡能和总能量分别下降了11.98%、5.38%和8.66%,但其猛度(铅柱压缩量)却提高了5.15 mm,说明敏化方式对MgH_2型储氢乳化炸药的作功能力和猛度具有显著影响。     

纳米铝粉对RDX、PBX和TNT为基炸药爆轰性能的影响

~~纳米铝粉对RDX、PBX和TNT为基炸药爆轰性能的影响@高晓敏 @张光全 @李秉仁~~     

Al/AP对复合炸药爆轰性能及能量释放的影响

通过试验和计算得到了RDX基复合炸药爆压、爆速、爆热和爆容等爆轰参数,分析了Al/AP摩尔比对复合炸药爆轰性能及爆轰能量释放的影响规律,得到了相应的经验计算公式.结果表明:随着Al/AP摩尔比的增大,复合炸药的爆热、做功能力示性数减小,而爆压、爆速及爆轰能量转化率增大.     

钛粉对乳化炸药爆轰性能和热分解特性的影响

利用水下爆炸和猛度实验测试了添加不同钛粉含量的乳化炸药的爆轰性能,并与含铝乳化炸药进行了对比;运用微量量热仪对不同乳化炸药样品进行热分析实验,通过计算得到它们的热分解动力学参数。结果表明:含钛量为5%的乳化炸药,比冲量、冲击波能、气泡能较空白乳化炸药分别增加了14.95%、21.74%和19.90%,且冲击波参数随着钛粉含量的增加先升高后降低,在10%时达到最大值;与空白乳化炸药相比,含钛乳化炸药(含钛量为10%时)的猛度提高了17.6%,说明钛粉对乳化炸药的爆轰性能作用效果显著。计算得到含钛乳化炸药的表观活化能为193.48 k J·mol~(-1),较之铝粉和硼粉,钛粉对乳化炸药的热安定性影响作用最小。     

CP、RDX和Pb（N3）2热分解及爆轰特征的对比研究

以ＤＳＣ热分解实验、感度实验及爆轰参数测试的结果为依据，研究了典型猛炸药ＲＤＸ、起爆药Ｐｂ（Ｎ＿３）＿２和性能介于二者之间的ＣＰ炸药的热分解规律及爆轰行为的异同。     

TKX-50基混合炸药的爆轰及安全性能

为了研究5,5'-联四唑-1,1'-二氧二羟胺盐(TKX-50)基混合炸药的爆轰及安全性能,以F2314氟橡胶为粘结剂,采用淤浆捏合法制备了典型TKX-50基混合炸药。按照国军标(GJB-772A-1997)和自建的标准测试方法对炸药的爆轰性能(爆速、爆压、爆热、圆筒比动能)和安全性能(撞击感度、冲击波感度、热刺激感度)进行了测试,并将实测性能与PBX-9501等炸药进行了对比分析。结果表明,在爆轰性能方面,与PBX-9501相比,制备的TKX-50基混合炸药实测爆速值为9037 m·s~(-1)(密度1.860 g·cm~(-3)),但其爆热(5055 J·g~(-1))、爆压(26.4 GPa)和做功能力(1.377 kJ·g~(-1))较低。在安全性能方面,TKX-50原材料经重结晶后撞击感度可显著降低,最低撞击能由5J提高至32J,TKX-50基混合炸药的冲击波感度(L_(50)=15.1 mm)低于HMX基混合炸药(L_(50)=22.6 mm)。此外,TKX-50的热分解温度(240℃)、5 s爆发点(277℃)均低于HMX(285℃,327℃),以TKX-50为基的混合炸药在热刺激下更容易发生剧烈反应。     

含RDX的炸药废水O3氧化处理试验研究

为研究臭氧(O3)对含黑索今(RDX)的炸药废水的处理效率,向RDX废水连续通O3进行试验,采样分析RDX浓度、化学需氧量(COD)等。结果表明:浓度为3.0 mg.L-1的O3氧化10 mg.L-1的RDX 2 h可使RDX去除58.01%;pH=12,O3氧化4 h可除去约83.15%的RDX;提高废水的pH值、降低RDX浓度及提高温度均利于O3氧化效率的提高。可见,对于pH值较高、浓度较低的RDX废水,单独利用O3氧化法处理是可行的。     

酸性和有机溶液对α-AlH3稳定改性的研究

为提高α-AlH₃的稳定性,采用酸性和有机溶液对其进行了处理,通过结构表征、稳定性测试和机械感度测试对比研究了处理前后的样品,探讨了改性对α-AlH₃释氢性能的影响及改性机理。结果表明,改性方法有效且对样品释氢性能影响微弱,改性后的α-AlH₃的释氢损失量不超过1%,起始释氢温度和释氢峰值温度变化不超过±3 ℃,最大释氢速率变化不超过20%,其中,氢溴酸处理增强α-AlH₃贮存稳定性的效果最好,样品贮存期间释氢量由0.87%降至0.02%。酸性和有机溶液处理能够使样品表面的杂质和缺陷减少,酸性溶液处理的α-AlH₃表面形成了无定形氧化铝或氢氧化铝,增强了α-AlH₃的稳定性。相较于有机溶液,酸性溶液在实际应用中更适于作为改性剂。     

含双芳-3发射药的灌注炸药爆轰性能

采用灌注成型工艺,将含敏化剂的含能灌注液填充于废弃的双芳-3发射药颗粒的空隙中,制备出灌注炸药。通过见证板试验、高速摄影、空中爆炸及水下爆炸试验分别研究了其爆轰性能、冲击波超压及能量输出特性。结果表明,采用灌注工艺,可制备性能优良的灌注炸药;随着敏化剂含量的增加,炸药的爆轰感度显著提高,但其爆速、冲击波超压及水下爆炸能量输出变化较小;该炸药的密度可达1.52 g·cm-3,爆速6600 m·s-1(Φ60 mm),比例距离为1.65～4.50 m·kg-1/3时TNT当量系数略大于1,比冲击波能及总能量分别为1.57,4.16 MJ·kg-1,高于常用的工业炸药,略低于TNT。     

纳米α-Al2O3对HMX撞击感度的影响

比较了单质炸药HMX和混合炸药HMX／纳米Al2O3落锤撞击试验，研究纳米α-Al2O3对HMX撞击感度的影响，并对纳米Al2O3在混合炸药中作用机理进行了探讨。结果表明，纳米α-Al2O3具有润滑作用，HMX／纳米Al2O3混合炸药的撞击感度随纳米α-Al2O30，添加量的增加而降低，添加2．0％(质量分数)纳米α-Al2O3混合炸药与单质炸药HMX相比，2．5kg落锤测试的50％爆炸特性落高(如)提高了13．1cm。     

杂质晶型对AlH3样品稳定性和安全性影响的研究

α′、β、γ晶型的三氢化铝(AlH3)是乙醚法合成α-AlH3的常见伴生晶型,它们会影响α-AlH3的热力学稳定性和安全性.在常温存储条件,经历约650 d后,γ晶型使得AlH3的分解率由2.13％上升到5.15％.通过撞击、摩擦、静电火花感度测试,含有其他晶型的α-AlH3比纯净α-AlH3的摩擦感度和静电火花感度均...     

嵌入包覆型AlH3含能复合颗粒的制备及其反应特性

为了提高三氢化铝(AlH₃)的稳定性,采用声共振与喷雾干燥技术相结合的方法制备了3种嵌入包覆型AlH₃@Al@x AP(AHAPs)含能复合颗粒,AlH₃@Al和AP的质量比分别为9∶1(AHAPs-10%)、7∶3(AHAPs-30%)和1∶1(AHAPs-50%)。采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线粉末衍射(XRD)等分析手段对AHAPs及其凝聚相燃烧产物的形貌和结构进行表征,利用热重-差示扫描量热仪(TG-DSC)、真空安定仪(VST)研究了样品的热反应活性和稳定性。结果表明,AHAPs含能复合颗粒不仅提高了AlH₃的稳定性,同时还促进了AP的分解,随着表面AP包覆含量的增加,AlH₃的起始分解温度提高了8.5～11℃,AP的高温分解峰温降低了约81.6℃。与AlH₃的分解时间(1006 min)相比,AHAPs-50%复合颗粒的分解时间提高了近50.9%,达1518 min。此外,嵌入包覆型复合颗粒AlH₃...     

含不同形貌MoO3的Al/MoO3铝热剂的热性能和燃烧性能

不同形貌铝热剂在性能上有着很大的差异。为了探讨不同MoO₃形貌对Al/MoO₃铝热剂热性能和燃烧行为的影响,制备了Al/棒状MoO₃和Al/带状MoO₃铝热剂,采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、X射线衍射仪(XRD)和差示扫描量热仪(DSC)对其形貌和热性能进行了表征测试。DSC结果表明,Al/带状MoO₃铝热剂和Al/棒状MoO₃铝热剂释放的热量分别为1702 J·g^-1释放432 J·g^-1。Al/带状MoO₃铝热剂的初始反应温度为401.95℃,比Al/棒状MoO₃铝热剂的504.87℃提前102.92℃。通过非等温热力学分析,两种铝热剂的活化能(Ea)没有显著差异,但Al/棒状MoO₃铝热剂具有较高的热爆炸临界温度(Tb),说明其具有较高的安全性。在开放燃烧实验中,两种铝热剂的燃烧行为差异小,但当燃烧结束时,Al/带状MoO     

晶胞内嵌H2O2分子的CL-20基主客体炸药的温和制备（英）

六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)是目前能量最高的单质炸药,为了进一步提高其爆轰性能,以过氧化脲作为H2O2的原料,在低温低压干燥的环境下,采用溶剂挥发法构筑了CL-20/H2O2主客体含能炸药。利用粉末X-射线衍射(PXRD)和拉曼光谱对其结构进表征。结果表明,制备的CL-20/H2O2主客体炸药是正交晶系的晶体,空间群为Pbca,具有长程有序堆积的结构。经同步热分析仪(TG-DSC)测试得到主体CL-20分子与客体H2O2分子之间的摩尔比为2:1。利用原位高温XRD研究了CL-20/H2O2的热晶变行为,结果表明,随着温度的升高,CL-20/H2O2逐渐转变为γ-CL-20,并且相转变效率高于ε-CL-20。通过对CL-20/H2O2生长过程的追踪,观察到在溶液结晶过程中,CL-20/CH3CN亚稳相为重要的中间体,并经过一个固相转晶过程最终形成CL-20/H2O2主客体炸药晶体。     

Zr/Pb3O4微胶囊化的制备及其性能

为了提高锆/四氧化三铅(Zr/Pb₃O₄)混合药剂的混合均匀性和工艺安全性,以海藻酸钠(SA)为微胶囊黏合剂,通过液相连续流混合,在水相中利用SA与Ca²⁺交联生成海藻酸钙(CA)凝胶,制备了CA/Zr/Pb₃O₄微胶囊。对CA/Zr/Pb₃O₄微胶囊和传统工艺制备的NC/Zr/Pb₃O₄颗粒进行形貌、粒度、球形度、流散性以及假密度等表征,表明CA/Zr/Pb₃O₄微胶囊平均粒径为517.10μm,方差为44.21μm,球形度为0.90,安息角为27.44°,粒径均一,球形度良好,流散性好。对CA/Zr/Pb₃O₄微胶囊进行火焰感度、燃速、火焰长度以及感度测试,表明CA/Zr/Pb₃O₄微胶囊火焰感度为65.38 mm,低于Zr/Pb₃O<...