【摘要】：隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和國(guó)防建設(shè)的不斷發(fā)展,為了滿足現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)新型武器彈藥的需求,對(duì)未來(lái)武器的能量特性和安全特性提出了極高的要求。各國(guó)的相關(guān)專家也都致力于新型高能低感炸藥的研究中。1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)就是在這樣背景下合成的。FOX-7作為新型高能低感炸藥,在國(guó)際上廣受關(guān)注,在鈍感彈藥中有良好的應(yīng)用前景,是近年來(lái)含能材料領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。本文首先使用1.2 L Hartmanm管和20L球爆炸裝置測(cè)量FOX-7粉塵云的最小點(diǎn)火能量以及爆炸下限,并測(cè)量與AL粉不同配比下的最小點(diǎn)火能量;再使用DSC-TG同步熱分析儀研究了FOX-7的熱分解過(guò)程,對(duì)熱分解曲線進(jìn)行了分析,計(jì)算了動(dòng)力學(xué)參數(shù)和熱力學(xué)參數(shù),并根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)FOX-7的臨界爆炸溫度進(jìn)行了估算,研究結(jié)果表明:(1)當(dāng)擴(kuò)散壓力為0.7Mpa時(shí),FOX-7粉塵粒徑為25μm時(shí),對(duì)應(yīng)的濃度分別為100g/m~3、200 g/m~3、400 g/m~3、600 g/m~3、800 g/m~3、1000 g/m~3進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)定,其粉塵云的最小點(diǎn)火能量分別為:112mJ、79.85mJ、40.74mJ、36.53mJ、25.66mJ、19.01mJ。當(dāng)擴(kuò)散壓力和粉塵粒徑同樣的條件下,FOX-7粉塵云最小點(diǎn)火能隨著粉塵濃度增加而逐漸降低,最終趨于平緩;(2)當(dāng)擴(kuò)散壓力為0.7Mpa時(shí),將FOX-7粉塵與AL粉按照一定的比例混合,隨著鋁粉含量的增加,混合粉塵的最小點(diǎn)火能呈現(xiàn)先減小再增加的趨勢(shì),最適合的配比為70%FOX-7+30%AL,對(duì)應(yīng)的最小點(diǎn)火能為15.65m J。(3)通過(guò)測(cè)量可以得知,FOX-7爆炸下限在70g/m~3-90/m~3。(4)通過(guò)DSC-TG同步熱分析實(shí)驗(yàn)結(jié)論可知,FOX-7分解過(guò)程分為兩個(gè)階段且隨著升溫速率的增加,FOX-7的分解起始溫度、峰值溫度、分解終止溫度都有所升高,失重的最大速率也隨之有所增加。升溫速率為5K、10K、15K、20K/min時(shí)兩個(gè)分解峰溫分別為220.35℃、225.8℃、229.45℃和232.75℃及292.2℃、292.3℃、292.4℃、292.75℃。(5)基于DTG曲線,采用Kissinger法和Ozawa法兩種方法計(jì)算出的表觀活化能分別為205.9kJ/mol、203.7kJ/mol,Kissinger法測(cè)得的lgA為21.5�；贒SC曲線,采用Kissinger法和Ozawa法兩種方法計(jì)算出的表觀活化能分別為225.8kJ/mol、222.5kJ/mol,Kissinger法測(cè)得的lgA為23.7。(6)通過(guò)推算FOX-7熱爆炸臨界溫度為208.37℃。(7)通過(guò)對(duì)FOX-7熱分解反應(yīng)產(chǎn)物的質(zhì)譜分析,NO、NH_3、N_2O、HCN等產(chǎn)物在FOX-7在兩個(gè)分解階段都有產(chǎn)生,NO_2、HNCO等物質(zhì)基本只在第二階段產(chǎn)生。
【圖文】：

實(shí)驗(yàn)采用的粒徑為 25μm 左右的 FOX-7 粉塵，為黃色。實(shí)驗(yàn)外部條件為：環(huán)境溫度為 10℃左右，濕度在 10%-15%之間，實(shí)驗(yàn)前將 粉塵位于烘箱內(nèi)烘 24 小時(shí)左右，高壓電源一般設(shè)置為 9KV-11kv 之間。3.1.3 實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)裝置主要由四部分組成，分別為能量控制系統(tǒng)、粉塵擴(kuò)散系統(tǒng)、防護(hù)系特曼管。能量控制系統(tǒng)：能量控制系統(tǒng)就是一個(gè)高壓電容放電箱。通過(guò)高壓直流電源箱輸入 7-15KV 的超高壓，在高壓電容箱上，有 25pF，100pF，1nF，10nF 四種通過(guò)控制這些電容的大小，來(lái)控制點(diǎn)燃粉塵的能量大小，輸出端連接著兩個(gè)電極擊穿空氣會(huì)發(fā)生放電，每次放電的時(shí)間長(zhǎng)短也可以通過(guò)電壓值來(lái)控制。

中北大學(xué)學(xué)位論文底座上有一個(gè)儲(chǔ)粉室，是一個(gè)半圓形的裝置，在儲(chǔ)粉室的底部有蘑菇菇型的噴頭決定了實(shí)驗(yàn)室噴出的氣流大小，噴頭擰的越緊實(shí)驗(yàn)吹出來(lái)不容易在哈特曼管內(nèi)形成粉塵云狀態(tài)，噴頭擰的松了，粉塵倒入儲(chǔ)粉塵流入底座當(dāng)中，造成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確，所以，噴頭大概擰松一合適的位置。實(shí)驗(yàn)時(shí)，空壓機(jī)為實(shí)驗(yàn)提供高壓空氣源，爆炸裝置的底壓力，顯示的是吹粉時(shí)的壓力，標(biāo)準(zhǔn)一般為 0.6-0.7Mpa。實(shí)物圖如圖管：哈特曼管就是一個(gè)內(nèi)徑為 63mm，高度為 300mm，壁厚為 6mm曼管的容積為 1.2L，點(diǎn)火的電極裝在距離底座 100mm 處，電極的材管圖如圖 3.2 所示。
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TQ560

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本文編號(hào)：2626726