钢模压制下高品质HMX晶体的损伤规律

为了揭示粒度分布与压制期内含能晶体损伤程度的关系,研究了3种不同粒径的高品质HMX炸药在压制后微结构和粒度分布的变化。结果表明,随着HMX晶体粒径的增大,晶体表面逐渐形成裂纹,其尖端和棱角发生破碎。当晶体尺寸达到222.5μm时会出现明显的穿晶断裂。采用两种粒度的HMX级配,可减少对晶体中的损伤。压缩刚度法所得HMX的黏结强度和光电子能谱所得PBX造型粉的包复度表明,随着颗粒粒径的增大,炸药的包覆效果和力学强度降低,导致压制PBX中更多晶体的破碎。     

RDX基PBX炸药的力学行为和损伤模式

利用电子万能实验机和分离式霍普金森压杆对RDX基PBX炸药进行了实验,获取了不同应变率(10-3～103s-1)下的应力应变曲线,用扫描电子显微镜(SEM)分析了RDX基PBX炸药的微观损伤模式.结果表明,RDX基PBX炸药的力学性能具有明显的应变率效应,失效应力和失效应变均随着应变率的增加而增加.准静态压缩时,试样沿轴线方向开裂,以界面脱粘为主要的损伤模式;而冲击压缩时,试样依然保持原有的块状结构,界面脱粘和晶粒破碎两种损伤模式并存.     

炸药损伤及损伤炸药环境适应性的实验研究

为研究炸药损伤及损伤炸药的安全性,对有边界限定的压装PBX炸药,采用高、低温贮存、温度冲击的方法进行温度损伤实验;采用冲击、振动、跌落的方法进行冲击损伤实验,并利用CT扫描对炸药的损伤情况进行观察;同时通过冲击、振动、跌落实验,对损伤炸药的环境适应性进行了实验研究.结果表明,低温贮存、温度冲击、冲击实验都会使炸药产生裂纹损伤,温度冲击条件下更易引起炸药裂纹损伤.存在裂纹损伤的炸药经过环境适应性实验,未发生爆炸或燃烧现象.     

高聚物黏结炸药的压制成型性

为了获得高聚物黏结炸药(PBX)压制成型的基本规律,对TATB基PBX进行等静压压制试验,研究了PBX压制过程中的一些力学行为,通过对力学和物理性能测试及SEM分析,得到PBX的微显结构和在成型过程中的性能参数变化规律。结果表明,在PBX颗粒压制成型过程中,成型件的密度、泊松比、压缩模量和压缩强度与压力呈对数函数关系。成型件泊松比、压缩强度与压缩模量随成型密度的增加快速增大。延长保压时间可以有效提高压实密度,使成型效果更好。     

炸药粉末压制工艺参数对药柱质量的影响

为了提高炸药粉末的压制成型质量,采用将炸药粉末视为连续体的建模方法,利用Shima-Oyane材料模型,以Φ26mm×22mm的JO-9159炸药药柱为例,采用高级非线性Msc.Marc建立了粉末压制过程仿真模型,分析了不同位置粉末位移及相对密度变化规律,研究了压制速率、初始密度对炸药粉末成型后相对密度及回弹量的影响。结果表明,Shima-Oyane材料模型可以较好地模拟粉末压制成型过程;炸药粉末流动的方向主要为轴向流动,与模具接触区域流动相对缓慢;压制速率以及初始密度影响炸药粉末成型后的质量,初始相对密度的提高有助于提高炸药粉末成型后的质量;压制速率在230~250mm/s时,粉末成型后相对密度较为均匀、回弹量较小,即粉末成型质量较好。     

HMX基PBX炸药热损伤的数值计算与实验研究

基于二维平面轴对称模型,采用有限元软件ANSYS,对HMX基PBX在温度冲击载荷作用下的温度场和应力场进行数值计算,为了验证有限元模拟分析的可靠性,对HMX基PBX药柱进行了温度冲击试验,用热电偶和声发射技术测量药柱表面的温度及热损伤。数值计算结果表明,在降温阶段,药柱侧面中部受到较大轴向拉应力作用而产生热损伤。实验结果与计算结果吻合较好,说明HMX基PBX热损伤破坏方式为拉应力破坏,抗拉强度可以较好地反映材料的耐热损伤能力。     

PBX炸药细观损伤的实验研究

为研究PBX炸药在冲击作用下的物理损伤、化学损伤及成热的物理机制,采用炸药爆炸驱动隔板实验技术对PBX炸药进行了冲击压缩实验,回收炸药试样并对其不同位置处的断面形貌进行SEM分析.结果表明,随着冲击能量的增加,其温度效应的影响越来越显著,损伤模式从物理损伤向化学损伤过渡.这为XDT问题中的"热点"形成机制等研究提供了实验基础.     

RDX和HMX晶体压制方程的对比研究

分别选取经过不同重结晶工艺处理的RDX和HMX晶体和一种工业级原料颗粒样品进行准静态压制实验,由实验应力/位移曲线获得压制曲线,采用Kawakita和Heckel方程对压制曲线进行拟合.结果表明,拟合所得的常数具有模量倒数量纲,能区分重结晶和原料样品,用作含能晶体品质评价的定量参数.比较两个压制方程的模拟情况,对RDX颗粒两个方程均拟合得很好,而对HMX颗粒存在一定的误差,尤其是Heckel方程误差较大.选取压制过程的形变破碎阶段的数据所得结果其区分度有明显提高,同时两个方程的拟合情况均得到明显改善.对于含能材料颗粒,Kawakita方程更合适.     

压制成型砖坯的质量问题及压制制度的选择

介绍了压制成型的砖坯容易出现的质量问题及防止措施，依此选择最佳压制制度。     

压制参数对TATB基PBX膨胀特性的影响

对采用不同工艺参数(压力、药温)压制成型的TATB基PBX药柱进行了热循环试验。研究了压制参数对TATB基PBX药柱膨胀特性的影响,并对其影响机理进行了分析。结果表明,在药温恒定(110℃)条件下,增加压制压力,药柱轴向高度的不可逆膨胀增大,而药柱体积的不可逆膨胀却减小;压力恒定(170M Pa)时,降低药温,药柱轴向高度和整体体积的不可逆膨胀都有所减小。分析认为这是由于不同压制参数导致成型过程晶体取向度不同和晶体破碎程度不同所引起的。     

JOB-9003炸药"激热"冲击损伤破坏及超声特征

进行了未经热处理的JOB-9003塑料粘结炸药(PBX)标准压缩试样的"激热"冲击损伤破坏试验,对试样热冲击试验前后的超声波特性参量进行了检测,试验显示出JOB-9003炸药存在一个明显的"激热"冲击损伤破坏临界温度差,并获得了试样热冲击损伤破坏的超声波参量特征.     

TATB基PBX复合材料的微观结构分析

报道了在不同颗粒尺寸TATB基PBX体系制备过程中的微观结构,重点研究了高填充率PBX体系．结合多种高分辨率的微观结构与组分表征手段如SEM、EDX、XRD等,观察到了一些典型的原生和再生缺陷以及黏结剂的分布特性,初步建立了颗粒、造型粉、药柱之间系统表征的联系,为材料宏观性能的改进提出了新的途径。     

压装工艺对CL-20基炸药性能及聚能破甲威力的影响

利用常温成型和热压成型两种工艺制备了典型的CL-20基混合炸药装药,测试了其装药密度、密度均匀性、力学性能、爆速,计算了格尼系数。对Φ50mm标准聚能装药进行了破甲试验。验证了不同压装工艺条件下装填CL-20基炸药装药聚能射流对45号钢靶的侵彻深度和穿孔直径效果。结果表明,与常温成型CL-20基装药相比,热压成型工艺条件时装药的密度提高不小于1.46%,密度均匀性、爆速和格尼系数和破甲能力试验数据均有不同程度的提高,且Φ50mm标准聚能射流对45号钢靶的平均穿深从310mm提高至343mm,平均穿孔直径由18.0mm增至23.5mm。     

被动围压下PBX的冲击动态力学性能

采用铝套筒和TATB基PBX,应用霍普金森压杆被动围压试验方法,研究了PBX在围压下的动态力学响应,得到了该PBX不同应变率下的屈服强度.结果表明,随着应变率的提高,屈服强度有所提高;围压状态下PBX承受的应力远高于无围压状态,变形从脆性向塑性转变,样品未发生明显的破坏.     

DNTF及其低共熔物对PBX可压性的影响

研究了二硝基呋咱基氧化呋咱（DNTF）、TNT、三硝基氮杂环丁烷（TNAZ）及其DNTF—TNT和DNTFTNAZ低共熔物作为添加剂,对压装PBX炸药可压性的影响。结果表明,低熔点单质炸药及其低共熔物混合物添加剂能够提高PBX的可压性;在DNTF、TNT、TNAZ3种炸药中,熔点越低,作为添加剂对PBX的可压性提高得越多;低共熔物混合物添加剂对PBX可压性的影响不仅与其熔点有关,而且与构成低共熔物混合物炸药的品种有关,其中DNTF与TNAZ形成的低共熔混合物比DNTF与TNT形成的低共熔混合物能够更好地改善PBX的压制成型性;作为增塑添加剂,适宜的质量分数为2％～3％。     

RDX基PBX炸药在不同应力率下的撞击安全性

利用大型落锤和一级轻气炮加载装置对RDX基PBX炸药进行撞击加载实验,获取了不同应力率(0.314~9.83GPa/ms)下的力学响应特性及反应情况,探讨了应力率对该RDX基PBX炸药撞击安全性机理的影响。结果表明,随着应力率的增加,RDX基PBX炸药的撞击安全性降低;PBX炸药颗粒的变形速率随着应力率的增加而增大,热量无法被蜡状添加物在短时间内吸收,使得RDX颗粒温度迅速上升,这是RDX基PBX炸药撞击安全性下降的主要原因。     

修正时间硬化理论的PBX蠕变模型及其应用

利用基于修正时间硬化理论的蠕变模型来模拟炸药部件的短时蠕变行为。以HMX基PBX的15次单轴压缩蠕变实验数据确定了15组模型参数,抽取3组利用ANSYS软件进行模拟实验来验证模型。根据正态分布小概率原理最终确定了通用的蠕变模型参数。应用获得的蠕变模型对真空吸附作用下的该型PBX部件进行蠕变仿真,获得其在1h内的蠕变变形。理论分析和数值模拟结果表明,该模型能很好地描述HMX基PBX的蠕变特性,可以运用于机械加工过程中炸药部件受夹持力作用的短时蠕变仿真。