【摘要】：高能鈍感炸藥是含能材料領(lǐng)域長(zhǎng)期研究的熱點(diǎn)課題,熔鑄炸藥是獲得高能鈍感炸藥的主要途徑之一,研究硝胺炸藥在熔鑄載體炸藥中的溶解性及相變對(duì)于提升熔鑄炸藥的爆轟性能和安全性具有重要意義。本文先從實(shí)驗(yàn)入手對(duì)RDX、HMX及CL-20在熔態(tài)TNT和DNP中的溶解性進(jìn)行測(cè)定,接著借助拉曼光譜儀對(duì)RDX、HMX和CL-20在熔鑄載體炸藥中溶解前后的晶型進(jìn)行表征,最后采用Gaussian 09軟件對(duì)幾種多晶型硝胺炸藥的過渡態(tài)結(jié)構(gòu)進(jìn)行搜尋,分析它們的相變反應(yīng)路徑和反應(yīng)機(jī)理。主要內(nèi)容有:(1)通過物理分離的方法測(cè)出了RDX、HMX和CL-20在90℃的TNT中的溶解度分別為3.35、0.24和4.99g/100g,在90℃的DNP中的溶解度分別為12.28、2.64和7.03g/100g;(2)借助拉曼光譜儀對(duì)在熔態(tài)TNT和DNP中溶解前后的RDX、HMX和CL-20的結(jié)晶晶型進(jìn)行表征,結(jié)果表明,RDX在熔態(tài)TNT、DNP中溶解前后的晶型均為a-型,HMX在熔態(tài)TNT、DNP中溶解前后的晶型均為b-型;而CL-20在熔態(tài)TNT、DNP中溶解前后的晶型均由e-型變?yōu)閎-型。結(jié)合各個(gè)晶型CL-20的感度、密度及熱穩(wěn)定性的計(jì)算結(jié)果可知,CL-20的晶型轉(zhuǎn)變降低了炸藥的爆轟性能和安全性;(3)借助密度泛函理論(DFT)搜尋β-RDX→α-RDX、γ-HMX→β-HMX和ε-CL-20→β-CL-20在晶型轉(zhuǎn)變過程中的過渡態(tài)結(jié)構(gòu),確定它們的相變反應(yīng)路徑分別為:β-RDX→TS1→α-RDX、γ-HMX→TS1→IN1→TS2→IN2→TS3→β-HMX和ε-CL-20→TS1→IN1→TS2→β-CL-20。通過計(jì)算吉布斯自由能隨相變反應(yīng)路徑的變化,分析相變反應(yīng)機(jī)理,由計(jì)算結(jié)果可知,RDX、HMX和CL-20由亞穩(wěn)晶型轉(zhuǎn)變?yōu)榉�(wěn)定晶型分別需要克服的自由能能壘為1.26、5.31和6.15kcal_·mol~(-1),由此確定實(shí)驗(yàn)條件下使用的這幾種硝胺炸藥的穩(wěn)定性順序?yàn)镽DXHMXCL-20。
【圖文】：

中北大學(xué)學(xué)位論文 HMX、 HMX 和 HMX 的五種晶型， CL-20、 CL-20 和 CL-20 的五種晶型的單晶數(shù)據(jù)，，借助 MatersialCOMPASS 力場(chǎng)下進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，圖 3.1、圖 3.2 和圖 3.3 分別為HMX 和 CL-20 的分子結(jié)構(gòu)圖。

（e）圖 3.2 HMX 各晶型分子結(jié)構(gòu)圖（（a） HMX（b） HMX（c） HMX（d） HMX（d） HMX）（a） （b）
【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】：2019
【分類號(hào)】：TQ564.42

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本文編號(hào)：2664396