【摘要】：高聚物黏結(jié)炸藥(Polymer Bonded Explosives,縮寫為PBX)作為一類顆粒高度填充的非均相含能復(fù)合材料,主要由粉末炸藥晶體和高聚物粘結(jié)劑、增塑劑及鈍感劑等組成,其中TATB(1,3,5-三氨基-2,4,6-三硝基苯)是PBX中常用的單質(zhì)高能鈍感炸藥。由于PBX具有能量高、安全性好、成型性能優(yōu)良等特點(diǎn)而在軍民領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。PBX全壽命環(huán)境條件非常復(fù)雜,伴隨著諸多的熱力作用。這些熱力環(huán)境都可能導(dǎo)致PBX產(chǎn)生結(jié)構(gòu)變化,顯著影響PBX的力學(xué)性能和安全性能。因此,開展熱力耦合作用下PBX結(jié)構(gòu)變化研究非常重要。本文以TATB基PBX為研究對(duì)象,從熱力復(fù)合原位試驗(yàn)技術(shù)、定量化表征方法、新試驗(yàn)和表征手段的可行性測(cè)試、及不同溫度下TATB基PBX的結(jié)構(gòu)變化和破壞行為等幾個(gè)方面展開。首先,本文基于X射線計(jì)算機(jī)層析成像(X-ray computed tomography,縮寫為X射線CT)系統(tǒng)搭建了熱力復(fù)合加載試驗(yàn)平臺(tái),設(shè)計(jì)了一種適用于CT系統(tǒng)的原位圓弧巴西試驗(yàn)裝置,建立了描述TATB基PBX裂紋形態(tài)的定量化表征方法,開發(fā)了 PBX內(nèi)部顆粒結(jié)構(gòu)變化及位移場(chǎng)分析算法。其次,利用PBX模擬材料開展原位圓弧巴西試驗(yàn),初步驗(yàn)證了上述試驗(yàn)、表征、及分析方法的可行性和科學(xué)性。對(duì)比了完好及含不同預(yù)制缺陷形式的PBX模擬材料的變形及破壞行為特點(diǎn),研究發(fā)現(xiàn):(1)無預(yù)制缺陷樣品從圓盤中心處開始起裂并沿徑向生長(zhǎng),而當(dāng)缺陷方向與加載方向呈45°夾角時(shí),裂紋在缺陷頂點(diǎn)處開始生長(zhǎng);(2)當(dāng)缺陷為非貫通的表層缺陷時(shí),樣品具有分層起裂的特點(diǎn);(3)通過有限元計(jì)算進(jìn)行理論模擬,模擬結(jié)果與試驗(yàn)現(xiàn)象吻合較好。最后,開展了-20℃～70℃溫域內(nèi)TATB基PBX結(jié)構(gòu)變化研究,定量化表征了不同熱力復(fù)合作用下的裂紋形態(tài),分析了其內(nèi)部顆粒變化,研究發(fā)現(xiàn):(1)PBX破壞應(yīng)變對(duì)溫度不敏感;(2)隨著溫度由低到高,裂紋形態(tài)由平直向曲折變化,且裂紋斷面由粗糙向光滑變化;(3)低溫巴西試驗(yàn)中,PBX內(nèi)部顆粒以平移、剪切滑移及自身破碎為主,而在高溫時(shí),PBX內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化以粘結(jié)劑膨脹、顆粒體積縮小及顆粒重組為主。
【圖文】：

邐0⑶逡逑肇逡逑圖１．１邋ＴＡＴＢ的晶體和分子結(jié)構(gòu)Ｗ逡逑在本文所使用的ＰＢＸ中，粘結(jié)劑的主要成分為氟橡膠Ｆ２３１４，密度約為２．０４ｇ／ｃｍ３。逡逑Ｆ２３１４是偏氟乙烯（ＶＤＦ２）和三氟氯乙烯（ＣＴＦＥ）單體的丨：４共聚物，具有良好的耐逡逑熱性、耐老化性及相容性，并且對(duì)炸藥的爆轟能量衰減系數(shù)小，因此被廣泛的應(yīng)用于逡逑ＰＢＸ的粘結(jié)劑⑶。逡逑ＰＢＸ在制備時(shí)，先通過造粒工藝將ＴＡＴＢ粉晶和粘結(jié)劑制成造型粉顆粒。造型粉尺逡逑寸在毫米量級(jí)，通常呈橢球狀。由于造粒工藝過程中的強(qiáng)旋轉(zhuǎn)作用，密度較高的粘結(jié)劑逡逑會(huì)聚集在造型粉顆粒外層形成包覆層；在造型粉內(nèi)部還可能存在凝結(jié)渦旋環(huán)和孔隙，如逡逑圖１＿２所示【４］。邐逡逑圖１．２邋ＴＡＴＢ造型粉顆粒Ｘ射線層析成像Ｗ逡逑將ＴＡＴＢ粉晶和粘結(jié)劑制成造型粉顆粒之后，再通過壓制成型工藝將造型粉顆粒熱逡逑壓成型為ＰＢＸ藥柱

寸在毫米量級(jí)，，通常呈橢球狀。由于造粒工藝過程中的強(qiáng)旋轉(zhuǎn)作用，密度較高的粘結(jié)劑逡逑會(huì)聚集在造型粉顆粒外層形成包覆層；在造型粉內(nèi)部還可能存在凝結(jié)渦旋環(huán)和孔隙，如逡逑圖１＿２所示【４］。邐逡逑圖１．２邋ＴＡＴＢ造型粉顆粒Ｘ射線層析成像Ｗ逡逑將ＴＡＴＢ粉晶和粘結(jié)劑制成造型粉顆粒之后，再通過壓制成型工藝將造型粉顆粒熱逡逑壓成型為ＰＢＸ藥柱，如圖１．３所示［５］。逡逑２逡逑
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)工程物理研究院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TQ560.1

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本文編號(hào)：2682684