压缩刚度法评价含能晶体颗粒的凝聚强度

提出了从晶体颗粒力学性能角度出发来评价含能晶体颗粒品质的方法——压缩刚度法。根据压制曲线,定义了晶体颗粒集合体的初始割线模量,并据此来评价含能晶体颗粒的凝聚强度。利用食盐、砂糖和谷氨酸钠晶体颗粒进行了压缩刚度试验,验证了压缩刚度法的有效性。针对三种不同类型黑索今(RDX)晶体样品,即混合溶剂重结晶法样品、重结晶并溶液球形化样品以及工业级粗颗粒样品进行了压缩刚度试验,计算其初始割线模量值分别为89.5MPa,85.0MPa和48.0MPa。实验结果表明,重结晶法显著提高了RDX晶体颗粒凝聚强度,改善了RDX晶体品质;两种结晶处理工艺后的RDX晶体颗粒的凝聚强度差异不明显。     

RDX和HMX晶体力学性能的分子动力学模拟及其撞击加载响应

用分子动力学模拟方法研究了RDX和HMX晶体的力学性能。用撞击加载实验、激光粒度仪和扫描电子显微镜分析了两种晶体的破碎特性。结果表明: HMX晶体的弹性系数和模量计算值大于RDX晶体, RDX晶体的延展性好于HMX晶体。在相同撞击加载条件下,RDX和HMX晶体均发生塑性形变和脆性断裂,但前者以塑性形变为主,而后者以脆性断裂为主,且破碎程度更加显著。评价不同炸药晶体力学性能间差异性的分子动力学模拟方法具有较高的准确度和有效性。     

RDX晶体颗粒聚集体压缩刚度曲线的振荡分析

为考察晶体颗粒压制过程的振荡现象,对三类五种RDX晶体颗粒进行了压缩刚度试验,发现压制曲线的振荡特征与单个颗粒凝聚强度有密切关系。定义并测量了破碎阶段的压制曲线振荡幅值,其中重结晶RDX样品的振荡幅值约为2.4 MPa,远高于普通RD X颗粒的1.2 MPa,而高品质D-RDX的振荡幅值为4.4 MPa,表明D-RDX破碎的许用应力最高,其晶体颗粒凝聚强度得到显著提高。研究表明利用压缩刚度法分析颗粒品质特征还需考虑曲线振荡幅值,同时也表明高品质的晶体颗粒不易通过压制获得较理想的破碎状态。     

微纳米含能材料静电积累特性与危险性分析

为了分析微纳米含能材料的静电危险性,采用标准筛替代斜槽进行了摩擦起电静电积累实验。利用法拉第筒测试了黑索今(RDX)、奥克托今(HMX)经不同孔径标准筛过筛后的的静电积累,分析了其静电危险性。研究了在50目标准筛孔径下炸药粉体质量、粒度对静电积累量的影响,比较了不同标准筛孔径下纳米RDX的静电积累量。结果表明试样量越大,积累的静电电荷量越大;筛孔径与纳米RDX和HMX的静电积累量近似满足线性关系,孔径越小,静电积累量越大;纳米RDX(粒径80 nm)和纳米HMX经50目标准筛(孔径为0.355 mm)过筛后的平均质量电荷密度分别为-21.1μC·kg-1和-8.1μC·kg-1,纳米级RDX、HMX质量电荷密度约为工业级的3.6倍,存在非常大的静电危险性;RDX在工业级、纳米级状态下的质量电荷密度均约为同状态下HMX的2.6倍。     

RDX晶体颗粒压制密度分布的μCT试验研究

为掌握炸药压制结构特征,利用微纳米焦点X射线CT(μCT)研究了RDX晶体压制进程,分析了晶体间隙与截面密度及其分布。μCT结果显示:随着压制压力增大,晶体间隙减小,截面密度增大且相对波动性逐渐减小;150MPa压力下密度趋于均匀分布,但仍有微间隙的明显特征。分析表明:RDX压制密度梯度现象明显,愈靠近压制端面的截面密度愈高,提高压制压力有利于密度均匀,但过高会带来裂纹问题,可采用双向压制、减小压制高度或加工提取靠近压制端面的炸药等措施进一步提高密度均匀性。     

树形分子键合剂在PET试片中的应用

在PET体系中加入0．4％的树形分子键合剂(DBA),分别考察了DBA对HMX、RDX、AP的键合效果,证实树形分子键合剂提高了PET试片、PET-DBP—HMX试片、PET—DBP—RDX试片和PET-DBP-AP试片的力学性能。     

统一动力学三维分区模型预测含能材料的晶体生长

为了研究黑索今（RDX）、奥克托今（HMX）和六硝基茋（HNS）晶体的形貌特征,采用了统一动力学三维分区方法对这3种含能材料晶体的实时生长形貌进行了模拟,研究了结晶生长条件对晶体外形和晶面拓扑结构的影响。研究结果表明,RDX预测的晶形呈现类菱形,主要晶面包括（0 1 0）、（1 0 0）和（1 1 0）面;HMX晶体呈柱状,主要晶面包括（0 1 1）、（0 1 0）和（1 1 -1）面;而HNS晶体呈薄片状,其中（1 0 0）面的显露面积最大,所预测的含能材料晶体外形与实验结果吻合。当RDX、HMX和HNS晶体呈现二维成核和外延生长模式时,较高的驱动力（Δμ=418.59 kJ·mol^-1）导致晶体的分子层不断堆叠,呈现分层生长;而温度较低时,生长单元首先附着在晶面平台区域,逐渐形成“岛状”集聚,随后进行外延生长;当晶面足够大时,可能出现多个大小不同的“岛状”结构,并随时间增长逐渐合并。在较低驱动力下（Δμ=27.21 kJ·mol^-1）,HNS晶体呈现螺旋位错生长,其中（1 0 0）晶面通过一个螺旋轴引发片层生长,形成“梯田”型晶面。通过附着能力分析发现,螺旋的扭结位和台阶面具有较强的吸附能力,而平台上的位点吸附能力较弱。     

热刺激作用下FOX-7颗粒形貌演化对其力学特性及感度的影响

为研究1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯（FOX-7）颗粒在热刺激作用下的形貌演化过程及其对力学特性及机械感度的影响规律,选取4种具有典型粒径及形貌差异的FOX-7颗粒,通过控制加热时间及温度,并采用扫描电子显微镜、压缩刚度实验、机械感度测试等手段研究了FOX-7颗粒在受热后的形貌、力学特性及机械感度演化历程。结果表明,受热并恢复室温后,FOX-7颗粒表面会出现裂纹,随着加热温度升高或加热时间延长,大粒径颗粒（>100μm）的表面裂纹进一步扩展生长并形成贯穿,颗粒层状开裂、发生片状剥离;小粒径颗粒（<100μm）的表面裂纹不会随着加热温度升高或加热时间延长而进一步扩展生长。采用Kawakita方程对加热前后的FOX-7颗粒压制曲线进行拟合,发现受热后颗粒模量均增大,而小粒径颗粒的增幅更大。在颗粒粒径较大的情况下,FOX-7机械感度相对较低,在受热并恢复室温后仍可维持较低的机械感度;当颗粒粒径较小,FOX-7机械感度相对较高,在受热并恢复室温后,机械感度显著上升,可能与其模量增幅更大有关。     

水悬浮包覆造粒下含能黏结剂在PBX 炸药中的应用

为获得更高能量的压装混合炸药,采用含能黏结剂在水悬浮造粒方法下包覆HMX 制备PBX 炸药,对制 备出PBX 炸药的能量与机械感度性能进行研究。结果表明,同等配比情况下,使用含能黏结剂比使用惰性黏结剂制 备的PBX 炸药能量明显提高。与以聚氨酯热塑性弹性体(Estane)制备的LX-14Ⅱ相比,以GAP 基ETPE 制备的JO-13 爆速增加109 m/s、爆热增加226 kJ/kg(提高4.2%);以BAMO/AMMO 基ETPE 制备的JO-X 爆速增加182 m/s、爆 热增加318 kJ/kg(提高5.9%),在能量提高的同时,机械感度有所增大。     

RDX/HMX炸药晶体内部缺陷表征与冲击波感度研究

采用折光匹配显微观察(OMS)和原子力显微镜(AFM)表征、X射线小角散射(SAXS)、表观密度浮沉法(SFM)、微聚焦CT扫描等方法,研究了不同结晶品质RDX、HMX晶体缺陷。OMS观察结果表明,普通RDX/HMX较降感RDX/降感HMX(RS-RDX/RS-HMX)晶体含有更多的表面裂纹与内部孔洞;X射线小角散射与高精度CT扫描统计测试结果表明,RS-RDX/RS-HMX晶体内部也含有一定数量较小尺寸的缺陷,但较普通RDX/HMX晶体内部含较大尺寸缺陷数量少。冲击波感度实验结果表明,炸药晶体缺陷数量、尺寸对PBX冲击波感度有较大影响。     

RDX粒径和表面能对HTPB推进剂力学性能的影响

采用Washburn薄层毛细渗透技术测定了符合军标的六个不同级别RDX的表面能及其分量。选用非极性的二碘甲烷和1-溴萘作为测定不同级别RDX表面能色散分量的探针液体,极性的乙二醇和甲酰胺作为测定不同级别RDX表面能极性分量和酸、碱分量的探针液体。研究发现,随着粒径的增大,RDX的总表面能略微增大。制备固含量为15%的RDX/HTPB/IPDI推进剂胶片,研究了RDX的粒径和表面能对HTPB推进剂力学性能的影响。结果表明,含有相同固含量的不同级别RDX的HTPB推进剂胶片的最大应力与单个RDX粒子的界面粘附能呈指数衰减函数,即y=0.5242 0.6973exp(-1.161Wadh0)。     

新型含能纤维可燃药筒性能研究

为了同时提高可燃药筒的力学性能与燃烧性能,以含能纤维作为可燃药筒的增强组分,制备了一组新型可燃药筒,并对所制药筒进行了力学性能和燃烧性能的测试研究.结果表明,含能纤维的引入,可有效提高可燃药筒的力学性能;有利于药筒的点火,同时提高了药筒能量,使药筒燃烧速度加快,燃尽时间缩短,且随药筒中含能纤维含量的增加,这种趋势更为明显;而从枪弹模拟射击试验结果推论,与对比配方相比含能纤维可燃药筒能降低装药燃烧产生的固体残渣和可燃气体,减弱射击特性信号.     

含能材料的损伤本构模型研究进展

主要从宏观力学现象和微观统计力学两个角度介绍了国内外含能材料损伤力学模型的发展现状。通过比较各模型的描述观点和应用范围,认为需要建立多尺度分析模型,系统研究各种形式加载条件下含能材料的损伤演化规律及关联性,才能建立更合理的本构模型描述含能材料的力学行为。     

含能共晶制备及应用研究进展

共晶是指不同种类的中性组分在分子间非共价键的作用下形成的具有固定比例与特殊结构的晶体,属于超分子领域范畴.共晶技术是一种新型的含能材料改性方法手段,具有广阔的发展前景与应用价值.共晶可以降低含能材料的感度,提高安全性,改善力学性能、热性能与能量密度.综述了含能共晶制备及应用研究进展,其中包括共晶炸药国内外研究现状、制备方法、表征方法、形成机理.介绍了含能共晶面临的问题:部分共晶炸药性能有待进一步改善;共晶炸药制备条件苛刻,产率低;共晶炸药的测试表征手段较为单一.指出了今后研究的重点方向为:加强多组分含能共晶的研究;改善共晶炸药制备工艺,提高产量;研究共晶的结晶动力学行为,寻求共晶的最佳结晶条件以及寻找良好的表征共晶结构的方法手段.     

高量程压力传感器在含能材料燃烧转爆轰实验中的应用

在三种不同的含能材料(JO-9159、B炸药和某推进剂)燃烧转爆轰实验中,使用高量程Y-YD-1254型压电式压力传感器对燃烧转爆轰(DDT)实验中管内不同位置处的压力进行测量。实验结果表明,这种压力传感器测量的压力幅度可以从几个兆帕到十个吉帕,适用于测量固体炸药或推进剂在燃烧转爆轰过程中不同位置处的压力变化,尤其适用于测量燃烧过程中的压力变化。