環(huán)三亞甲基三硝胺（RDX）、環(huán)四亞甲基四硝胺（HMX）和六硝基六氮雜異伍茲烷（CL-20）三種多晶型含能材料在高壓/高溫高壓下具有豐富的相變行為及相變特征,本文總結(jié)了三種炸藥在不同壓力環(huán)境下的相變路徑、部分相結(jié)構(gòu)及p-T相圖,為含能材料的爆轟行為和理論研究工作提供參考。根據(jù)目前的研究現(xiàn)狀,發(fā)現(xiàn)在較復(fù)雜的相變研究上仍存在分歧,大部分高壓相的結(jié)構(gòu)還不明確,p-T相圖不夠完善,相變理論的研究也存在明顯不足。指出探索含能材料的不同晶型間轉(zhuǎn)化機(jī)理和獲取更多相結(jié)構(gòu)信息將是未來(lái)的重點(diǎn)研究方向。 

【文章來(lái)源】：含能材料. 2020,28(09)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：13 頁(yè)

【部分圖文】：

α-RDX和β-RDX的分子結(jié)構(gòu)[28-29]

Goto等[43]認(rèn)為γ-RDX的空間群與α?RDX的相同，Dreger等[23-27]則認(rèn)為γ-RDX的空間群與α-RDX類(lèi)似。Davidson等[44]獲得了5.2 GPa下γ-RDX的高壓?jiǎn)尉е凶友苌鋱D譜，他們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果更傾向于認(rèn)為γ-RDX的分子中存在兩種獨(dú)立的分子構(gòu)象，AAA和AAI，如圖2a所示。近期本課題組[48]通過(guò)分析壓力下RDX的N─N,O─N─O以及CH2振動(dòng)模式隨壓力的變化趨勢(shì)，獲得了γ-RDX構(gòu)象的相關(guān)信息。由于RDX的一種構(gòu)象中有3個(gè)CH2基團(tuán)和3個(gè)NO2基團(tuán)，因此，應(yīng)該有6個(gè)CH2的伸縮振動(dòng)模式（3個(gè)對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)和3個(gè)反對(duì)稱(chēng)伸縮）和6個(gè)NO2的伸縮振動(dòng)模式。而在采用氬氣作為傳壓介質(zhì)的實(shí)驗(yàn)中，γ-RDX的拉曼光譜中出現(xiàn)了8個(gè)的CH2伸縮振動(dòng)模式，因此γ-RDX有不止一種構(gòu)象；結(jié)合壓力下N─N(eq),N─N(ax),O─N─O(ax),O─N─O(eq）伸縮振動(dòng)模式的頻移趨勢(shì)，印證了David?son提出的γ-RDX有AAA和AAI兩種構(gòu)象的結(jié)論[44]。2.3 高壓相δ-RDX和ζ-RDX

在較高的壓力下（約28 GPa),RDX的拉曼光譜出現(xiàn)新的NO2旋轉(zhuǎn)振動(dòng)模式，環(huán)的彎曲振動(dòng)模式，C─H鍵伸縮振動(dòng)模式以及環(huán)振動(dòng)模式，說(shuō)明在此壓力下，δ-RDX會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)镽DX的一個(gè)新相（ζ），同步輻射高壓X射線(xiàn)衍射也證實(shí)了這一相變，且所有的相變都是可逆的[48]。但是，高壓下解析晶體的結(jié)構(gòu)需要高質(zhì)量的衍射數(shù)據(jù)，而實(shí)驗(yàn)中所獲得的δ-RDX及ζ-RDX的X射線(xiàn)衍射譜質(zhì)量較差，因此，解析δ-RDX及ζ-RDX的結(jié)構(gòu)仍需要進(jìn)一步的研究。目前，許多理論工作者開(kāi)展了高壓下RDX的電子結(jié)構(gòu)等方面的相關(guān)研究，肖鶴鳴等[49]模擬計(jì)算了不同溫度和壓力條件下RDX等多種高能量密度材料晶體的微觀電子結(jié)構(gòu)、能帶結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能。朱衛(wèi)華等[50]采用密度泛函理論模擬計(jì)算了靜水壓下（0～50 GPa壓力范圍內(nèi)）RDX的晶體結(jié)構(gòu)，在13 GPa下，α-RDX的晶格參數(shù)，鍵長(zhǎng)，鍵角，能帶等均出現(xiàn)不連續(xù)改變，說(shuō)明在此壓力下α-RDX的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，此結(jié)構(gòu)相變導(dǎo)致C─H鍵振動(dòng)吸收明顯增強(qiáng)。也有研究指出[51],RDX在170 GPa的沖擊加載條件下會(huì)發(fā)生金屬化行為，且在沿不同軸向的（x,y,z）沖擊加載條件下，RDX的撞擊感度是各向異性的，并預(yù)測(cè)沿z方向沖擊時(shí)RDX晶體的感度最低。趙紀(jì)軍等[52?53]利用第一性原理計(jì)算模擬分析了壓力加載下α-RDX的結(jié)構(gòu)、彈性模量和帶隙的演化過(guò)程，初步顯示了較強(qiáng)的各向異性和接近線(xiàn)性的壓力響應(yīng)。這些理論研究可以為未來(lái)極端條件下RDX的性質(zhì)研究提供參考。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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