熔铸载体炸药的研究进展

熔铸炸药是应用最为广泛的军用混合炸药，其性能与载体炸药的选用密切相关。综述了熔铸载体炸药的国内外现状，简要介绍了以2，4，6-三硝基甲苯（TNT）为代表的13种早期合成的熔铸载体炸药（如2，4-二硝基苯甲醚（DNAN）等）的物理化学性质与爆轰性能，并分析其优缺点。详细介绍了近十年新合成的包括硝酸酯类、硝基类、硝胺类、叠氮类等16种潜在的熔铸载体炸药（如3，3"-联（1，2，4-噁二唑）-5，5"-二甲基硝酸酯（BOM）等）的合成方法、物理化学性质与爆轰性能，分析了其性能优劣及实际应用所面临的问题等，讨论了分子不同主体结构和官能团对化合物性能的影响，认为今后的重点研究方向为进一步提升分子结构对炸药性能影响的认识，设计并合成出综合性能优异的新型熔铸载体炸药，以满足熔铸炸药应用要求。     

一种以LLM-105为主体炸药的熔铸炸药

以LLM-105为固相,DNAN/MNA为液相载体进行熔铸,固液相质量比分别为60/40、63/37、65/35、67/33、70/30.运用半经验公式进行了理论参数计算,并对熔铸药柱进行性能测试.结果表明装药密度可达理论密度的98.57％～99.53％,爆速比TNT高出200～400m/s,撞击、摩擦感度均比B炸药、...     

熔铸炸药载体的研究评述

综述了熔铸炸药载体的国内外研究现状,包括苯环类、杂环类、脂肪类、含能盐类等四类,介绍了近20年来发展的18种熔铸炸药载体的物理化学性能、爆轰性能与合成方法,分析了它们作为熔铸炸药载体的优缺点,为促进上述低熔点炸药更好地应用到熔铸炸药配方中提供参考。      

TNT基熔铸炸药冷却过程温度场变化规律研究

利用多通道数据采集仪对几种熔铸炸药冷却过程温度场进行测试,发现熔铸炸药冷却过程特别是相变发生的瞬间,温度曲线发生较大的拐点变化,通过对实验数据的分析,探讨了相变发生机理,得到了几种熔铸炸药的相变温度,随着熔铸炸药固相含量的增加,相变温度有下降趋势。所探讨的的两种熔铸炸药的相变温度在76～77℃内,均低于TNT的熔点。     

熔铸炸药加压凝固过程研究

自主设计了熔铸炸药加压凝固过程实验装置,研究了0.6 MPa外加压力条件和常压条件下RDX/TNT 60/40及硝酸钡/微晶蜡60/40凝固过程中不同位置温度变化及冷却速率。常压条件下RDX/TNT 60/40凝固点为77℃,0.6 MPa外加压力条件下凝固点为83℃,加压条件下相转移点温度升高,各测试点冷却速率高于常压条件,整体凝固时间缩短50 min。硝酸钡/微晶蜡60/40凝固过程中没有相变点,0.6 MPa外加压力条件下冷却速率高于常压条件。RDX/TNT 60/40浇注效果表明,加压凝固成型工艺能有效消除熔铸炸药药柱的缩孔缺陷。     

一种熔铸炸药的回收利用技术

通过改进熔铸炸药冒口结构设计、二次熔化工艺、产品浇注、质量分析等试验和各种性能测试以及实验验证,掌握了熔铸炸药冒口药的回收利用技术,冒口药可再次用于常规战斗部装药和试验件装药中,取得了较大的经济效益。     

异呋咱类熔铸炸药载体分子设计与性能研究

以新型熔铸炸药载体为研究目标,以异呋咱为基本结构单元,设计了7种异呋咱含能化合物,运用密度泛函理论,在多个基组水平上分别研究了异呋咱含能衍生物的几何结构、密度、生成焓、爆轰参数、键离解能、静电势和撞击感度。基于基团贡献理论,预测了设计化合物的熔点。结果表明：所设计的7种化合物密度分布在1.807～1.939 g/cm³,爆速分布范围为8.4～9.7 km/s,熔点范围为61～118 ℃,撞击感度分布范围为13～54 cm;除硝酸酯基衍生物外,其余化合物的最弱键离解能范围为240～250 kJ/mol. 根据理论计算结果,筛选出两种潜在的高能量异呋咱熔铸炸药载体：2,2'-二 硝基偶氮双异呋咱和3,5-二硝基呋咱基氧化异呋咱,其熔点分别为80 ℃和118 ℃,特性落高分别为20 cm和23 cm,能量水平均接近3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱。     

熔铸炸药热爆炸临界工艺温度的计算方法

为评估熔铸炸药装药工艺的热安全性,提出一种热爆炸临界工艺温度的计算方法。以纯DNTF炸药的性能数据,计算不同工艺温度下的热爆炸延滞期,并将其与实际工艺处理时间进行比较,从而确定其热安全水平以及发生热爆炸的临界工艺温度值。计算结果表明：在常规工艺条件下,处理DNTF炸药不会发生热爆炸反应;但随着工艺处理量的增加,发生热爆炸的危险性也会不断增加。该计算方法对于熔铸工艺参数的制定具有重要意义。     

二唑类熔铸炸药载体的分子设计

熔点是界定炸药能否成为熔铸炸药载体的一个重要指标。为了获取炸药分子结构与熔点之间的关系,考察了硝基二唑类化合物分子结构与熔点之间的关系。归纳、总结了熔点与炸药分子的母体结构、取代基团数量与配置的变化关系。得到了二唑类含能化合物的结构与熔点之间的规律性。以吡唑环为基本结构单元,设计了7种低熔点炸药,其中5种炸药预测的熔点低于120℃。结果表明,1-氨基-3,4,5-三硝基吡唑和1-甲基-3,5-二硝基吡唑基-4-甲硝胺两种吡唑类含能化合物预测熔点分别为112.7℃和86.5℃,其爆轰性能均优于TNT。     

DNAN 基高固含量熔铸炸药力学性能研究

为了解2,4-二硝基苯甲醚(DNAN)基高固含量熔铸炸药(20%DNAN/15%HMX/32.5%NTO/31%Al/1.5% 功能助剂,固含量78.5%)的动态力学性能,对其进行分析。使用万能材料试验机及分离式霍普金森杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)对DNAN 基熔铸炸药样品进行准静态与动态加载,获取炸药样品在准静态加载与动态加载条件 下的应力应变曲线;依据应力应变曲线,标定炸药的Maxwell 模型参数,并通过数值仿真对模型及标定参数进行验 证。验证结果表明：DNAN 基熔铸炸药失效应变低于1.6%,脆性大,随着加载应变率增大,材料失效应力随之增加, 机械响应应变率相关;Maxwell 模型标定参数准确,能较好地反映炸药在不同应变率加载下的力学性能。     

短切纤维对RDX/TNT熔铸炸药的力学改性

采用玻璃纤维、聚酯纤维、铝纤维、碳纤维4种短切纤维作熔铸炸药力学性能改性剂,研究了压缩、拉伸力学实验中短切纤维的种类、添加量和长度对RDX/TNT 65/35熔铸炸药力学性能的影响。结果表明,聚酯纤维对压缩强度的改善效果最佳,添加量为0.4%时压缩强度达27.94 MPa。铝纤维会显著降低炸药的拉伸强度和拉伸延伸率。玻璃纤维添加量为0.2%时拉伸、压缩力学性能均低于不掺杂纤维材料的RDX/TNT 65/35熔铸炸药。添加量在0.2%～1.0%时,65/35-RDX/TNT的压缩力学性能随玻璃纤维用量的增加而升高。添加量分别为0.01%和0.05%时,使用3 mm碳纤维的炸药拉伸力学性能好于使用6 mm碳纤维,掺杂0.05% 3 mm碳纤维的炸药各项拉伸力学性能最好。     

2,4-二硝基苯甲醚基熔铸炸药慢速烤燃过程传热特征分析

为探究2,4-二硝基苯甲醚基熔铸炸药慢速烤燃过程的内部传热特征,设计了3组试验装置并进行烤燃试验。通过试验获得了炸药内部各测点在1 K/min热刺激下的温度变化曲线,其相变温度为73 ℃,响应温度为205 ℃,响应后均表现为不完全燃烧反应;结合响应结果判断出点火点位于弹体上部;系统地描述了炸药从固相到液相再到响应的内部温度变化过程。通过数值模拟观察了炸药相变的整个过程,对炸药受热时内部温度场变化进一步分析后发现：固相时炸药内部温度场为同心类椭圆状分布,液相时内部温度场为类层状分布;炸药相变后内部存在自然对流,对流是影响炸药点火点位置分布的主要因素。     

新型含能基团偕叠氮硝基熔铸炸药载体AzDNAZ的合成及性能（英）

以1-叔丁基-3-硝基-3-羟甲基氮杂环丁烷盐酸盐为原料,经氧化-叠氮化、成盐、硝化等反应合成了具有偕叠氮硝基的熔铸炸药3-叠氮基-1,3-二硝基氮杂环丁烷（AzDNAZ）,总收率达到58.8%,采用红外光谱、¹H NMR、¹³C NMR及元素分析等对中间体及最终产物进行了结构表征;培养了新的中间体1-叔丁基-3-叠氮基-3-硝基氮杂环丁烷硝酸盐的单晶,X射线单晶衍射分析表明：1-叔丁基-3-叠氮基-3-硝基氮杂环丁烷硝酸盐晶体结构属单斜晶系, 空间群为P2(1)/n, a=0.8281(314) nm, b=0.8607(2) nm, c=1.7195(2) nm, α=90°, β=95(2)°, γ=90°, V=1.2210(6) nm³, Z=4,M_r=262,D_c=1.427 g·cm^-3,μ=0.174 mm^-1,F(000)=552, R=0.0418, wR₂=0.1168。利用DSC-TG方法分析了热性能,结果表明：AzDNAZ的熔点为78.2 ℃,分解点为180.7 ℃。采用Gaussian 09程序和Kamlet-Jacobs方程预估了AzDNAZ的性能,结果表明：AzDNAZ的密度为1.75 g·cm^-3,生成焓为331.73 kJ·mol^-1,爆速8460 m·s^-1爆压31.83 GPa。表明AzDNAZ可以作为熔铸炸药和含能增塑剂的候选含能材料。     

TNT替代物含能三唑盐的合成及性能研究进展

综述了含能三唑盐类中几种新型TNT替代物的合成及性能研究进展;指出4-氨基-1,2,4-三唑高氯酸盐(4-ATP)、1-甲基-4-氨基-1,2,4-三唑高氯酸盐(MATP)和1-氨基-3-甲基-1,2,3-三唑硝酸盐(1-AMTN)是替代TNT的最佳候选物质;展望了这类新型TNT替代物的研究方向。     

DNAN 基熔铸炸药成型过程数值仿真

为模拟DNAN 基熔铸炸药成型过程,采用结构网格计算流场和温度场、非结构网格计算应力场的方法,得到DNAN 基熔铸炸药冷却凝固时清晰的固液界面以及合理的缩孔缩松及热应力分布。通过对比研究,在一定模具和装药尺寸条件下,提出减少DNAN 基熔铸炸药装药缩孔缩松、降低热应力极值以及缩短凝固时间的优化方案,方案为模具上表面保温1 h,模具下表面30 益恒温水浴。