炸药晶体结构形态调控——研究进展及发展建议

炸药晶体的结构形态是决定其安全、力学、相容性、长贮性、起爆、爆轰等性能和用途的本质要素。针对现用高能炸药的特点和不足,设计和调控炸药晶体结构形态以提升炸药性能,进而改进和拓展炸药用途已成为含能材料发展的一个重要方向。本文主要分析和总结了炸药的多晶型、颗粒形貌、晶体品质和聚集结构等晶体结构形态特征的结晶控制原理和方法的研究发展状况,并重点分析讨论了高品质降感炸药、球形炸药、微纳多级结构炸药等新型结构炸药的晶体结构特征、主要性能和应用前景。结合当前炸药结晶存在的主要问题,基于炸药晶体工程思想给出了相应的发展建议,期望为炸药的生产、加工和应用提供指导。     

专栏导言

正固体炸药的核心是晶体学问题,其中晶体形态学指标是决定含能材料的物化性质、安全、力学、爆轰等应用性能以及应用方式和广度的本质要素。现代武器的发展对炸药的能量、安全、力学和环境适应性提出了越来越高的要求,因此对含能材料的晶体形态指标,如晶型、颗粒形貌、晶体品质、粒度和聚集结构等,也提出了更高标准。采用多种结晶方法改进炸药晶体的结构形态提升炸药性能,已成为扩大其用途的重要途径。炸药结晶过程具有多目标、非线性、强耦合的特点,涉及分子、晶体、粉体,以及过程与设备等多个复杂研究尺度,且各尺度间存在相互制约及协同作用的     

重结晶过程中单质炸药晶形影响因素分新

概述了国内外单质炸药晶形控制技术的近况.从结晶原理出发,对重结晶过程中影响炸药晶体形态的因素分别进行了讨论,其结果对单质炸药晶形控制研究具有现实意义.     

炸药粒子的设计技术

推进剂、塑料粘结炸药(PBX)是由含能材料粒子填充粘结剂形成的高能高填充复合材料,材料的力学性能、安全性能不仅受粘结剂的影响,而且很大程度上受含能材料的粒子形态的影响.通常在意外刺激下含能材料发生反应是由材料中炸药粒子的内部缺陷、孔洞、包容物、位错及粒子与粘结剂的脱粘等处形成热点引起的.本文重点介绍了炸药粒子的内部缺陷、晶体质量、晶体密度等因素对炸药安全性能的影响.通常讲,具有更少的晶体缺陷,更光滑的外形、更高的晶体密度,则有利于降低炸药的感度,提高安全性.在炸药粒子的制造过程中除必须考虑其晶型外,炸药粒子的大小及其分布、粒子的形状、粒子的内部质量是炸药粒子设计的主要内容.在炸药粒子制备技术中,结晶技术和超临界流体重结晶技术是控制炸药粒子晶体的形状与结构的最主要的方法,通过控制过饱和度和冷却速率,选择合适的溶剂,不仅可以降低粒子内部的包容物和晶体缺陷,而且可以获得所需形状的炸药粒子.同时还介绍了一些常用的可有效表征炸药粒子内部质量的方法.     

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.     

《含能材料》高品质炸药晶体研究专栏征稿EI北大核心CSCD

高品质炸药晶体的出现为钝感弹药的研究与应用开辟了一条重要途径,高品质炸药晶体因而也成为目前国内外含能材料研究领域的热点之一。为促进高品质炸药晶体的研究和应用,《含能材料》将于2015年开设高品质炸药晶体研究专栏,专题报道高品质炸药晶体的制备、表征、性能、应用等领域的最新研究成果,促进学者间的交流。     

HMX钢模压制的微观结构演变研究

以HMX为基的高聚物粘结炸药(PBX)为对象,研究了在不同压制条件下HMX的微观结构的演变.为评估压制参数对微结构的影响,在50 t压机上分别采用50,100,250 MPa压力压制Φ20 mm×5 mm的药柱,采用深度腐蚀方法,去掉表面粘结剂,并用扫描电镜及激光粒度仪测试表征.结果表明: 压力越大,颗粒的破碎及孪晶的形成现象越严重,从而改变了晶体颗粒的粒度分布,压制前平均粒径为34.37 μm,经50,100,250 MPa压力压制后平均粒径分别变为31.16 ,27.90,26.37 μm.     

重结晶过程中单质炸药晶形影响因素分析

概述了国内外单质炸药晶形控制技术的近况。从结晶原理出发，对重结晶过程中影响炸药晶体形态的因素分别进行了讨论，其结果对单质炸药晶形控制研究具有现实意义。     

《含能材料》高品质炸药晶体研究专栏征稿

<正>高品质炸药晶体的出现为钝感弹药的研究与应用开辟了一条重要途径,高品质炸药晶体因而也成为目前国内外含能材料研究领域的热点之一。为促进高品质炸药晶体的研究和应用,《含能材料》将于2015年开设高品质炸药晶体研究专栏,专题报道高品质炸药晶体的制备、表征、性能、应用等领域的最新研究成果,促进学者间的交流。欢迎相关研究学者投     

《含能材料》高品质炸药晶体研究专栏征稿

<正>高品质炸药晶体的出现为钝感弹药的研究与应用开辟了一条重要途径,高品质炸药晶体因而也成为目前国内外含能材料研究领域的热点之一。为促进高品质炸药晶体的研究和应用,《含能材料》将于2015年开设高品质炸药晶体研究专栏,专题报道高品质炸药晶体的制备、表征、性能、应用等领域的最新研究成果,促进学者间的交流。欢迎相关研究学者投     

生长速率对NiAl-43V(Dy)合金定向凝固组织的影响

用高温梯度定向凝固液态金属冷却技术(LMC,GL=310 K/cm)制备NiAl-43V-x Dy(质量分数x=0,0.05%)过共晶合金,研究定向凝固生长速率对两种成分合金固液界面形态和稳态区组织演变影响,同时对比研究微量Dy对NiAl-43V合金定向凝固组织的影响。结果表明:在6~150μm/s内两种合金固、液界面均为胞枝共存界面;两种合金凝固组织均由初生V相和共晶组织(片层V相+NiAl相)组成,随生长速率增大,合金凝固组织中枝晶析出增多,枝晶体积分数增大,共晶组织和枝晶得到细化。在NiAl-43V合金中加入质量分数为0.05%的Dy使Gibbs-Thompson系数减小,在相同生长速率下,微量Dy可使共晶层间距减小,溶质原子重新分配,枝晶尖端过冷度降低,枝晶体积分数减小,枝晶间溶质原子浓度增加使一次枝晶间距增大;微量Dy可抑制初生枝晶生长。     

基于形态学的运动车辆检测技术的研究

对交通视频中的运动车辆进行图像灰度转换和滤波处理.根据道路中运动车辆的形态学特征,利用形态学运算,减少其他目标的干扰,对车辆目标从道路中进行分割.利用图像像素的连通性,对车辆进行标注,实现车辆的检测.算法在MATLAB平台中仿真实验,证明算法具有一定的实用性和准确性.     

超声波电沉积参数对Ni-SiC微铸件表面形貌的影响

采用超声波电沉积复合作用的方法,制得Ni-SiC微铸件。利用扫描电镜观察和分析超声波电沉积作用参数(电流密度、超声波功率以及脉冲电流类型)对Ni-SiC微铸件表面形貌的影响。结果表明,电流密度、超声波功率和脉冲电流类型对Ni-SiC微铸件的表面形貌有较大影响。采用较高电流密度制备微铸件时,其表面平整,致密性好,胞状物数量较少。当超声波功率为300 W时,微铸件表面平整度好,SiC粒子较均匀地分散在微铸件表面,且没有明显的团聚现象。采用正负脉冲电流制备的微铸件,表面致密度、平整度较好。     

基于威胁的飞行器航迹辨识问题研究

由航迹规划系统通常可以得到一条或多条可飞航迹,为解决航迹规划中多航迹归类和评价问题,建立了一种基于威胁的航迹辨识模板,应用数学形态学图像处理膨胀运算和着色原理,提出了基于膨胀辨识和着色辨识两种策略对备选航迹进行辨识的方法,为任务规划人员提供决策依据。仿真结果表明,该方法可以回避复杂的建模和计算过程,易于实现,有一定的应用价值。     

基于形态学与聚类相结合的图像特征提取方法研究

利用可见光图像进行军事侦察与制导时,目标往往掩盖在复杂背景中,难以准确识别,研究一种能准确提取目标特征的图像处理方法就成为图像精确制导的关键。文中提出了利用数学形态学的方法先确定目标范围,然后结合聚类方法进行小目标精确检测的算法。实验证明这种算法在背景复杂、目标可视面积较小的情况下,仍可以精确识别目标。该算法克服了聚类运算速度慢的缺点,从而能够快速的、准确地将目标提取出来,且具有良好的适应性。     

基于形态学金字塔的医学图像融合技术

针对像素级医学图像的融合问题,设计一种形态学金字塔的医学图像融合技术。先对医学图像进行形态学的平滑处理,再进行形态学金字塔分解,最后对形态学金字塔进行反变换以获取最终的融合图像。从平均梯度、联合熵、相关系统对图像融合质量做客观评价,并以Windows XP的操作系统为实验环境进行融合实验。从融合效果来看,文中技术能将CT图像和MRI图像融合成一幅信息量饱满的单一图像。实验结果表明:该技术与同类其他方法比较,平均梯度能提高10.30%~36.76%,联合熵能提高5.04%~36.83%,相关系数能提高0.94%~31.52%。     

基于数学形态学的snake模型图像分割

基于数学形态学的snake模型图像分割算法,先用数学形态学得到形态学图像的梯度,再对其进行二值化处理得到snake算法的初始轮廓,然后用Greedy algorithm进行图像分割.试验证明该方法可提高图像分割的运行效率,又可取得较好的图像分割质量.     

碳酸丙烯酯中HMX结晶形貌及其机理

为了获得无孪晶和形貌一致的HMX晶体,采用碳酸丙烯酯(PC)对普通HMX进行重结晶,研究不同实验条件对晶体形貌的影响;通过光学显微镜分析重结晶样品HMX结晶形貌,发现长时间结晶可以使晶体平均粒径达到2000μm;加入晶种和少量水,晶体偏向于球形化;只加入晶种,得到的晶体形貌比较一致。研究HMX晶面结构发现:PC溶剂容易与(100)面发生强的弱相互作用致使该晶面无法生长,因此PC结晶得到的晶体大都含有(100)面。     

基于颜色和形态学的交通标志检测技术的研究

通过利用交通标志的颜色特征,采用基于RGB空间的彩色分割方法进行图像分割.对分割出的图像进行灰度增强处理,比较和分析了不同边缘检测算子和阈值分割的方法,使用固定阈值分割方法对图像进行二值化,使目标区域突显.利用数学形态学腐蚀算法对图像进行轮廓提取,并通过形状特征对交通标志进行形态学分析.通过MATLAB软件仿真实验,说明算法具有一定实用性.     

1-甲基-2,4,5-三硝基咪唑的晶体形貌预测

为了解1-甲基-2,4,5-三硝基咪唑(MTNI)晶体结构及晶体生长过程,利用分子模拟软件Materials Studio(MS)中的BFDH、Growth Morphology和Equilibrium Morphology方法预测了MTNI在真空中的晶体形貌,得到了形态学上重要的生长晶面。分析表明:(012)晶面是强极性面,(110)和(111)面为极性面,(010)面为弱极性面。在强极性溶剂中,(012)、(110)和(111)晶面生长受阻,成为显露面,而(010)面会逐渐变小,甚至消失。在弱极性溶剂中,晶面生长情况刚好相反。MTNI在乙醇、丙酮、乙醚、乙酸乙酯、二氯甲烷、二甲基甲酰胺(DMF)、甲醇7种溶剂中的预测晶体形貌,与实验所得晶体晶形相吻合。当与乙醇、二氯甲烷、DMF作用后,MTNI的晶习为类球状,球形度分别为1.12、1.11、1.12。