冲击波作用后乳化炸药贮存性能及影响因素实验研究

为了考察乳化炸药受冲击波作用之后的贮存性能,测试了乳化炸药在水中受冲击波作用之后一段时间的爆炸冲击波,以波峰值为参照量比较评判贮存性能的优劣.结果表明,乳化炸药在受到外界冲击波作用之后一段时间内其爆炸冲击波峰值不会有明显变化,但过了这段时间后爆炸性能会很快恶化并失去雷管感度.维持雷管感度的这段时间可能是几分钟、几天甚至几周,该时间段与所受冲击波作用强度、乳化剂、敏化剂等因素有关.具体地讲,所受冲击波强度越大该时间越短;乳化剂含量增加,该时间增加;在峰压108 MPa的冲击波作用下,随着空心玻璃微球含量由2%增至5%,雷管感度维持时间由大于18 h降至小于1 h,膨胀珍珠岩含量由2%增至5%时,雷管感度维持时间由24 min降至几分钟.     

动压作用下敏化剂对乳化炸药破乳程度的影响

利用电导率仪测量了玻璃微球和膨胀珍珠岩两种敏化剂敏化的乳化炸药在动压作用前后的电导率变化情况,用电导率的大小来表征乳化炸药的破乳程度,分析了敏化剂的种类和含量对乳化炸药破乳程度的影响.结果表明,在相同的动压作用下,乳化炸药的电导率随着敏化剂含量的增加而增大,对于相同敏化剂含量的乳化炸药来说,玻璃微球敏化的乳化炸药的电导率小于膨胀珍珠岩敏化的乳化炸药,因此,玻璃微球敏化的乳化炸药的抗动压性能优于膨胀珍珠岩敏化的乳化炸药,适当降低敏化剂的含量,可以降低乳化炸药的破乳程度,提高乳化炸药的抗动压性能.     

贮氢玻璃微球敏化乳化炸药的爆炸特性

为了提高传统乳化炸药的爆炸威力,研制了一种贮氢玻璃微球敏化的乳化炸药。利用水下爆炸试验和猛度测试试验,研究了添加不同含量的贮氢玻璃微球的乳化炸药的爆轰性能。理论计算得到了炸药猛度的比冲量。结果表明,与普通玻璃微球乳化炸药相比,贮氢玻璃微球含量为4%的乳化炸药的冲击波超压峰值、比冲击波能、比气泡能、总能量分别提升了14.25%、14.22%、11.11%、12.67%,猛度(铅铸压缩量)提高了3.03 mm,且随着贮氢玻璃微球的含量的增加,炸药的冲击波参数逐渐降低。贮氢玻璃微球在乳化炸药中起到敏化剂与含能材料的双重作用,因此贮氢玻璃微球敏化乳化炸药的作功能力与猛度得到显著提高。     

储氢材料在乳化炸药中的应用

乳化炸药具有安全、环保、稳定的特点,但爆炸威力较低,破岩效果不太理想。为了改善乳化炸药的爆炸性能,向乳化基质中添加储氢材料来提高乳化炸药的作功能力。通过水下爆炸实验和猛度测定实验,研究了两种储氢材料敏化的乳化炸药爆炸能量输出特性,并与玻璃微球敏化的传统乳化炸药进行比较。研究结果表明：储氢材料能够显著改善乳化炸药的爆炸特性,其中储氢材料A敏化的乳化炸药能量增加了32%,储氢材料B冲击波衰减时间增加了42%。储氢材料水解产生的物质产生的H2参与爆炸反应,因此其总输出能量会大于现有乳化炸药的输出能量。储氢材料在乳化炸药中起到了敏化剂和含能材料的双重作用,对新型乳化炸药设计具有指导意义。     

钛-钢爆炸专用炸药及复合板结合性能的研究

以乳化炸药为基,玻璃微球作为稀释剂,通过铝蜂窝板制备低爆速蜂窝结构炸药。对间隙配合的槽型界面钛板与钢板进行爆炸-轧制复合,并分析研究钛-钢复合板界面结合性能。实验结果表明:乳化炸药爆速随着玻璃微球含量的增加而线性降低;铝蜂窝板可以降低乳化炸药临界直径,爆速为2 549m/s的铝蜂窝炸药临界厚度为9mm。爆炸压接后复合板未实现冶金结合,界面出现缝隙,轧制后钛-钢复合板界面实现冶金结合。     

含水炸药在静压作用下爆炸特性的实验研究

用特制的爆炸测试装置对不同静态压力作用下的两类含水炸药(乳化炸药和煤矿许用水胶炸药)的猛度进行测试.实验结果表明:不同的敏化方式和敏化剂对乳化炸药在静压作用下的爆炸性能有显著的影响.其中化学敏化的乳化炸药的猛度受静态压力影响最大,其在静压力为0.6MPa下拒爆,而玻璃微球敏化的乳化炸药的爆炸性能最好;膨胀珍珠岩敏化的乳化炸药和水胶炸药在静压力为0.1 ～ 0.6MPa范围内猛度值下降差值较小,水胶炸药的猛度下降率曲线比较平缓稳定.     

不同敏化气泡载体敏化的乳化炸药减敏压力研究

测量了直径30 cm高压聚乙烯水袋中冲击波压力衰减规律,利用线性回归方法得到水袋中冲击波衰减曲线为p=72.237(3(√)Q/R)1.240 9MPa.采用水袋法测试3种气泡载体敏化的乳化 炸药临界减敏压力和临界压死压力.研究结果表明:玻璃微球、化学气泡、膨胀珍珠岩敏化的乳化炸药临界减敏压力分别为134.66 MPa、99.83 MPa、27.13 MPa;临界压死压力分别为332.22 MPa、218.82 MPa和45.09 MPa.气泡载体不同,乳化炸药随压力增加的平均减敏速率不同,玻璃微球敏化的乳化炸药最慢,化学气泡敏化的乳化炸药次之,膨胀珍珠岩敏化的乳化炸药最快.     

二甲基亚砜对乳胶基质耐低温性能及热分解特性的影响

为了提升乳化炸药的耐低温性能,向乳化炸药水相中加入不同含量的二甲基亚砜(DMSO)。利用析晶率实验、扫描电镜(SEM)观察和猛度实验,研究冷冻后(-2 0℃)乳化炸药的稳定性及爆轰性能,并结合热重-微商热重(TG-DTG)技术研究乳胶基质的热分解特性。实验结果表明,在-20℃冷冻条件下,与未添加DMSO的乳胶基质相比,加入1.5%(质量分数)的DMSO能使乳胶基质达到最大析晶率时间由24 d推迟到51 d;冷冻12 d后,含DMSO的乳胶基质其乳胶粒子分布更加均匀,DMSO含量为1.5%的乳化炸药较未添加DMSO的乳化炸药猛度增加29.9%;DMSO的加入对于乳胶基质热分解过程没有明显影响,但会降低其表观活化能,当DMSO含量为1.5%时乳胶基质表观活化能降低约18.5%。     

动压下组分结构变化与乳化炸药减敏关系研究

乳化炸药由乳化基质和敏化载体构成,采用水下爆炸测试方法对乳化基质在动压作用下的结构变化进行了实验研究,并对受压前后的乳化基质进行了显微观测。结果表明,敏化载体破坏和乳化基质微观结构发生变化是造成乳化炸药减敏的原因,其中敏化载体破坏是造成减敏的主要原因。对三种不同方式敏化的乳化炸药的抗压性能进行了测试,结果表明,玻璃微球敏化的乳化炸药最好,化学发泡敏化的次之,膨胀珍珠岩敏化的最差,三者的临界减敏压力分别为134.66 MPa,99.83 MPa和27.13 MPa。     

铝粉含量对乳化炸药性能影响

为了提高乳化炸药做功能力,实验在乳化炸药中外加铝粉,考虑到氧平衡对乳化炸药性能影响,其基础配方按正氧平衡、零氧平衡和负氧平衡设计。对每个基础配方铝粉含量分别从2%增加到14%,并在乳化炸药温度为70℃左右时加入。试验中用电测法测试了含铝乳化炸药爆速,用水下爆炸能量测试法对冲击波能和气泡能进行测试,并用盖斯三角形法计算该炸药的爆热,同时分析了铝粉含量对乳化炸药性能的影响。结果表明:随着铝粉含量的增加,乳化炸药的爆速减小,爆热、冲击波能和气泡能增加,对基础配方而言,零氧平衡时含铝乳化炸药的性能最好。     

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。     

304不锈钢/Q235钢的多面约束装药爆炸焊接

为了提高爆炸焊接中炸药的能量利用率,使用了蜂窝铝结构乳化炸药和在蜂窝铝结构乳化炸药上端布置覆盖板的多面约束装药方式。蜂窝结构及覆盖板的多面约束减弱了空气中稀疏波对炸药爆轰的影响,降低了炸药爆轰的临界直径,提高了炸药对复板的做功能力。以304不锈钢板和Q235钢板分别作为复板和基板,进行了多面约束装药和普通乳化炸药裸露装药的对比爆炸焊接试验,并采用格尼模型对爆炸焊接窗口和覆盖板对复板碰撞速度的影响进行了理论分析。结果表明,与传统爆炸复合技术相比,结合质量明显提高,并且炸药使用量减小了50%,炸药能量利用率显著提高。而复板碰撞速度随着覆盖板质量的增加而增加,但增加率降低。此外,得到了爆炸焊接窗口并对焊接质量进行了预测,实验和预测结果吻合良好。     

低爆速爆炸焊接乳化炸药的制备与性能

为使乳化炸药的性能满足爆炸焊接用炸药的要求,采用乳胶基质与泡沫塑料和碳酸盐类矿物粉混合制得一种低爆速爆炸焊接乳化炸药。对该炸药的微观结构、流散性和机械感度进行了测试,研究了装药直径对炸药爆速的影响,并进行了不锈钢与钢板爆炸焊接实验。结果表明,该炸药颗粒内部含有空隙,颗粒形状极不规则,流散性好,撞击感度和摩擦感度均为0,当装填密度为0.81 g·cm-3时,炸药的猛度实测值为9.71 mm,当装药直径为16～50 mm时,爆速为1754～2439 m·s-1,基本满足金属板材爆炸焊接的要求。      

两种岩石乳化炸药爆温的光谱法测试结果

利用光纤光谱测温系统对膏状乳化炸药和粉状乳化炸药的爆轰瞬态温度进行了实时连续测量，获得了瞬态爆轰温度——时间分布曲线，同时还分析了造成爆温差异的根本原因。测试结果表明，粉状乳化炸药的爆温大于膏状乳化炸药的爆温，与炸药的组成和结构密切相关，也证明了两种乳化炸药的理论与实践具有很好的一致性。     

钛-钢爆炸压接-轧制复合板的研究

为减小焊接炸药装药量,采用间隙配合的Q345燕尾槽钢板与TA2燕尾槽钛板,分别作为覆板和基板。燕尾槽的上底面、下底面和高分别为2,3,1 mm。所有燕尾槽的间隔为3 mm。间隙配合的钛板和钢板通过爆炸压接以及热轧得到尺寸为7.0 mm×300 mm×750 mm的钛-钢复合板。用力学性能检测以及微观形貌观察分析复合板界面结合质量。结果表明,间隙配合的燕尾槽钛板与钢板经爆炸压接-热轧工艺实现冶金结合,复合板界面结合良好,界面呈直线形,无金属间化合物生成,复合板弯曲性能良好。爆炸压接-热轧法制备钛-钢复合板相比爆炸焊接法可节约62.7%炸药。     

弹道抛掷法测试无雷管感度工业炸药作功能力研究

为了研究弹道抛掷法测试无雷管感度工业炸药作功能力的可行性,以200 g乳化基质、铵油炸药(多孔硝铵柴油=946)、重铵油炸药(铵油炸药乳化基质=21)为试样,以100 g TNT和2号岩石粉状乳化炸药作为传爆药进行了弹道抛掷试验。结果表明:该方法测试无雷管感度工业炸药几乎不受传爆药作功能力的影响,测试数据精度高,结果可靠。同时选择了在乳化基质中加入铝粉作为试样,验证了弹道抛掷法对无雷管感度工业炸药组分变化的敏感性。结果表明:弹道抛掷法对无雷管感度工业炸药试样组分变化具有较高的敏感性。