OC控暴剂爆炸分散用高能材料研究

采用差示扫描量热法(DSC)、压力传感器法(VST)、微热量热法对OC控暴剂与几种高能炸药的反应能力迚行研究。首先采用DSC对OC控暴剂与六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)、奥克托今(HMX)、六硝基茋(HNS)、黑索今(RDX)、喷特儿(PETN)、1,3,5-三氨基-2,4,6-三硝基苯(TATB)、1-氧-2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪(LLM105)7种炸药迚行快速筛选测试,结果表明OC控暴剂与7种炸药均不相容,在OC控暴剂的作用下炸药的分解峰温降低7.6～108.5℃;采用压力传感器法和微热量热法对OC控暴剂与RDX、HMX迚行产气和热流变化测试,根据反应净增气量判定RDX与OC控暴剂两者为中等反应,HMX与OC控暴剂两者相容;RDX、HMX和OC控暴剂的理论热流曲线均位于混合热流曲线之上。结合各实验结果,综合评价认为HMX与OC控暴剂的反应能力较弱,更适合作为OC控暴剂爆炸分散用高能材料。     

纳米铝对DNTF压装混合炸药的爆热和热安定性影响

采用机械混合法制备了含5%纳米铝和含25%微米铝的DNTF压装混合炸药,测试了混合炸药的机械感度和爆热,同时对混合炸药的热安定性进行了分析。结果表明：与含30%微米铝的炸药对比,此炸药机械感度较低,但其爆热略低于含30%微米铝炸药;此炸药真空安定性优于含30%微米铝炸药,5s爆发点高,且其热失重率低于含微米铝炸药,说明加入纳米铝在一定程度上提高了DNTF压装混合炸药的热稳定性。     

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。     

纳米铝粉对黑索今基炸药爆热的影响

为了研究纳米铝粉的加入对混合炸药爆轰能量的影响,设计了不同含量的RDX基含纳米铝混合炸药配方,并采用直接混合造粒工艺制备炸药样品。通过爆热测试和分析,发现混合炸药的爆热随着铝含量的增加而增加;对于RDX基炸药,用纳米铝粉替代微米铝粉,不能提高炸药的爆热;采用与微米铝适当级配,可提高炸药的爆热;当炸药中铝粉总含量为35%,其中纳米铝含量为5%时,爆热值较大,比同含量微米铝炸药提高5.83%。研究结果认为,适当调整混合炸药中纳米铝的含量,可有效提高炸药的爆轰能量。     

GAP/CL-20基PBX炸药固化温度的分子动力学模拟与实验研究

为了深入了解GAP/CL-20基混合炸药的固化机理和固化工艺,采用分子动力学的方法对混合炸药药浆在不同温度下的固化交联情况进行了数值模拟,用非等温差热扫描法对混合炸药的特征固化温度进行了测试和分析,并对模拟结果进行了验证。结果表明:在不同的模拟时间和模拟温度下,混合炸药药浆的交联点数有较大差别,在345K、500ps时交联点可以达到13个;差热扫描结果表明,随着升温速率的升高,固化放热峰特征温度均不断升高,采用外推法得出的最优固化温度为346K。分子动力学模拟结果与实验结果基本一致,可以为热固性混合炸药的固化工艺提供参考。     

Al-HMX混合炸药爆炸场温度的实验研究

为研究在密闭条件下炸药爆炸场温度的响应特征及响应规律,采用直接测温法,对密闭爆炸罐中AI-HMX混合炸药的爆炸场温度进行了测量。结果表明,爆炸场温度随铝含量增加而升高,当铝粉质量分数为30％-40％左右时,爆炸场温度最高,为750℃左右;铝粉含量为30％时,爆热最大。这说明在密闭条件下,含铝炸药爆炸反应比较完全,铝粉的利用率较高。     

含铝炸药装药工艺装备现状与发展趋势

铝粉具有较高氧化热、来源广泛等优点,用于含铝混合炸药,可大幅度提高炸药爆热。笔者对含铝炸药的各种装药方法的工艺与设备、国内外现状及发展趋势进行研究。介绍压装法(分步压装法)、浇注固化法以及双螺杆捏合柔性挤压法等装药技术,分析国内外现有技术,以及对固态含铝炸药压装药、含铝炸药浇注固化装药及含铝炸药双螺杆挤压装药的处理方法,并阐述了含铝炸药装药发展趋势,提出我国在该技术领域发展重点和措施的建议。该研究可为含铝炸药装药技术的发展提供参考。     

新型含能材料NOG_2 Tz对HMX热分解行为的影响

采用差示扫描量热法(DSC)测试了奥克托今(HMX)和3,6-双(3-硝基-1,2,4-噁二唑-5-胍基)-1,2,4,5-四嗪(NOG2Tz)不同质量比混合炸药的分解温度。以多重升温速率DSC研究了HMX纯品及混合炸药(80%HMX+20%NOG2Tz)的热行为,计算了其表观活化能、指前因子、自加速分解温度、热爆炸临界温度。结果表明,当HMX的质量分数为80%时,混合炸药的分解峰温较纯品HMX升高2℃,表观活化能增加约70 kJ·mol-1,混合炸药相容性较好,表明加入定量NOG2Tz(50%)可以提高HMX的热安定性。     

高性能CNA的制备及其在HMX基混合炸药中的应用

为改善纤维素硝酸酯(NC)的力学性能,通过对纤维素进行硝酸与醋酸酯化的化学改性,制备了含有硝酸酯基、醋酸酯基双基团修饰的纤维素混合酯?纤维素硝酸醋酸混合酯(CNA)黏合剂。采用元素分析(EA)、动态热机械分析(DMTA)、热重法(TG)、差示扫描量热法(DSC)等表征了CNA的元素含量、在丙酮、乙酸乙酯、二氯甲烷等中的溶解性、热性能及相容性。测定了CNA粘结炸药的爆速、爆热和板痕。结果表明,制备的两种CNA的含氮量分别为4.27%、8.16%;醋酸酯基团的引入,提高了纤维素混合酯的溶解性,改善了分子链的柔顺性,较高醋酸酯基含量(1.28)的CNA的热稳定性较NC提高了6～13℃;CNA与大部分含能材料间具有较好的相容性;CNA可用作压装混合炸药的粘合剂。CNA粘结炸药比氟橡胶粘结炸药具有更高的能量性能。     

警用刺激剂与刺激性控暴武器

所谓警用刺激性控暴武器,实际上是一种非杀伤性或低杀伤性武器。其主要用途是维护社会治安,制止暴力犯罪,打击走私贩毒和各种恐怖活动。它也是一种驱赶骚乱人群的有效武器。现在,警用刺激性武器已经是当今世界警察及其它执法武装部队的主要装备之一。几种典型的控暴刺激剂常用的控暴刺激剂大多为催泪剂,俗称催泪瓦斯。其主要特征是刺激人的眼、鼻、喉和皮肤,使人感到不适。现在,国外常用的警用控暴剂有CN、DM、CS和CR     

基于分装结构的CS刺激剂爆炸分散过程研究

为了探明分装结构爆炸分散刺激剂形成气溶胶云团的过程,设计了具有分装装药结构的原理样弹,采用原理样弹分静态条件下地面爆炸和空中爆炸两种方式,应用高速摄影技术研究了爆炸分散邻氯代苯亚甲基丙二腈(CS)刺激剂过程中气溶胶云团的形成、运动规律,得到刺激剂气溶胶云团直径、径向速度和扩散高度随时间的变化规律,呈现出地爆与空爆分散试验结果的差异。通过对爆炸驱动刺激剂气溶胶云团运动过程的理论分析,建立了与试验结果相吻合的速度数学模型。试验结果表明,在地爆和空爆两种方式下,分装结构爆炸分散CS刺激剂过程总体规律基本一致,均可分为径向加速阶段、减速阶段、湍流阶段和扩散阶段,前两个阶段末期的云团参数可为预测爆炸型催泪弹有效作用面积及评估威力幅员提供初始条件;地爆在0.7 ms左右速度达到最大值1495 m·s^-1,空爆在0.3 ms左右达到最大值1697 m·s^-1,相比空中爆炸,地面爆炸时冲击波对水泥地面发生反射叠加,有利于流场和颗粒本身径向运动的扩散,地面爆炸分散云团直径较大,轴向扩散高度较小。     

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。     

炸药部件无损检测综述

本文分析了无损检测在炸药部件质量及安全的可靠性保证中的重要作用，讨论了炸药部件无损检测的特殊性，综述了当前实用的炸药部件无损检测技术，同时探讨了国内外炸药部件无损检测技术的现状及其发展特征。     

基于改进的距离判别分析法的电火工品感度性能预测方法

为了预测单发电火工品的感度性能,研究了试验数据的处理方法。在方差分析的基础上选取电火工品的温升、升温常数及集总热散失系数等3个热参数作为特征量,采用马氏距离作为相似性度量,基于改进的距离判别分析法,给出了一个新的感度性能指标。结果表明:该感度性能指标预测值高的电火工品感度较高。     

基于概率神经网络的电火工品感度性能预测

为了预测单发电火工品的感度性能,对标准概率神经网络进行了改进,采用温升、升温常数及集总热散失系数作为特征量,预测了单发电火工品的发火概率,结果表明发火概率预测值高的电火工品感度较高。     

基于径向基神经网络的电火工品安全电流预测方法

为了预测单发电火工品的安全电流,通过瞬态脉冲试验得到电火工品的电阻和集总热散失系数,结合升降法得到的安全电流对集总热散失系数进行补偿,采用径向基（RBF）神经网络预测电火工品的安全电流。结果表明： 安全电流预测值与发火验证试验结果基本一致,为264 mA; 预测值高的电火工品在相同的恒流脉冲下发火的概率小; 预测均值与升降法得到的整批产品的安全电流相等。     

DNTF/HMX 炸药金属加速做功能力及其JWL 状态方程

针对现有研究未对以3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)为基的炸药金属加速做功能力及状态方程进行研究和表征的问题,对DNTF/HMX炸药金属加速做功能力及其JWL状态方程进行研究。采用圆筒试验得到DNTF/HMX炸药的比动能和格尼系数的变化规律,并与Octol(HMX/TNT75:25)炸药进行了对比,同时采用解析法和Autodyn仿真获得了DNTF/HMX炸药的JWL状态方程。试验和仿真结果表明:DNTF可较大幅度地提高炸药的金属加速能力,格尼系数与Octol炸药提高了约5.5%,并获得其JWL状态方程参数。     

高威力三级煤矿许用水胶炸药的试验研究

针对煤矿井下岩巷掘进爆破三级煤矿许用炸药爆炸能量低、循环进尺少、炮孔利用率低的问题,通过实验室试验和工厂中间试验,研制了提高炸药爆破威力的新配方,采用煤矿许用炸药抗爆燃性能测试方法及判定(GBT20061-2006)、煤矿许用炸药可燃气安全度试验方法及判定(GB18097-2000),对送检水胶炸药样品进行可燃气安全度检验、爆轰速度、做功能力测试,测试结果表明,储存6个月后高威力三级煤矿许用水胶炸药的爆速3600 m·s-1、做功能力239 m L、有毒气体含量20 L·kg-1,优于现有的二级煤矿许用水胶炸药,可燃气安全度、抗爆燃性均达到三级煤矿许用水胶炸药标准。现场岩巷掘进工业试验对循环进尺、炮孔利用率、炮孔深度、矸石块度、抛掷距离、巷道周边成型以及炸药消耗量等的统计和比较结果表明,在同等条件且爆破材料消耗基本相当的情况下,高威力三级煤矿许用水胶炸药的破岩能力接近二级煤矿许用水胶炸药,高于三级煤矿许用水胶炸药。     

成型炸药滑动摩擦系数的测试与修正

为研究动摩擦系数对于成型炸药摩擦点火的影响,利用自行设计的基于落锤的摩擦测试系统,以8701压装成型炸药为研究对象,研究了不同压力环境下成型炸药与45号钢之间的动摩擦系数。试验结果表明,当界面压力由1 MPa升高到10 MPa时,动摩擦系数将由0.28降低至0.10,说明动摩擦系数具有压力相关性。基于试验结果,提出了该炸药的摩擦系数计算模型。通过LS-DYNA二次开发,添加了试验所得摩擦系数计算模型,对8701炸药滑道试验进行了摩擦点火热力化耦合数值模拟。计算结果表明,修正的摩擦系数计算模型会延长炸药点火延迟时间,提高临界点火速度和临界点火温度,也说明考虑了压力相关性的摩擦系数计算模型对于研究成型炸药的摩擦点火问题有重要意义。     

RDX基铝纤维炸药静态压缩力学性能

为了提高RDX基含铝炸药的力学性能,用铝纤维替代含铝炸药中的铝粉制备了RDX基铝纤维炸药。进行了准静态力学实验,将得到的不同铝纤维含量的铝纤维炸药的弹性模量以及单轴抗压强度拟合计算,得到了铝纤维炸药弹性模量以及单轴抗压强度与铝纤维体积含量的关系表达式。结果表明,用拟合弹性模量实验数据得到的铝纤维的增强系数为8.19。铝纤维能显著增强铝纤维炸药的力学性能,其弹性模量、抗压强度以及残余强度随着铝纤维体积含量增加而增大。当铝纤维体积含量为0%~30%时,铝纤维炸药的临界应变随着铝纤维含量的增加而增大,当铝纤维体积含量高于30%时,铝纤维炸药的临界应变不随着铝纤维含量变化。采用正态分布函数,进行了铝纤维体体积含量为10%~40%的铝纤维炸药工程应力-应变曲线的拟合,其拟合的校正决定系数为0.987~0.998。体积分数小于38.1%的特定铝纤维含量的铝纤维炸药的单轴抗压强度可用拟定的关系式计算。