【摘要】：關(guān)于含能材料在沖擊波作用下的微觀動力學(xué)問題的研究一直是各國學(xué)者的研究熱點,同時對于研究者來說也是一個更具挑戰(zhàn)性的研究課題。盡管人們在含能材料的穩(wěn)定性與宏觀特性等方面的研究上取得了較大進展,但對其在高溫高壓條件下的沖擊起爆過程與微觀反應(yīng)機制方面的了解甚少。因此,探究含能材料在沖擊壓縮下的微觀動力學(xué)變化是必不可少的。硝基甲烷是其中分子結(jié)構(gòu)最為簡單的有機含能材料,可作為其他含硝基衍生物的研究模型,一直是開展炸藥沖擊起爆問題研究的首選體系,因此關(guān)于它在沖擊壓縮下動力學(xué)問題的研究也歷來是多數(shù)含能材料研究者所關(guān)注的焦點。本論文的實驗研究是在二級輕氣炮加載裝置的實驗平臺上完成的,結(jié)合使用高靈敏度瞬態(tài)激光拉曼光譜在線探測技術(shù)對液態(tài)硝基甲烷在單次沖擊壓縮下的拉曼光譜變化進行了實時在線觀測。常態(tài)下,硝基甲烷有三個較強的拉曼振動峰(稱之為拉曼特征峰),分別為：CN伸縮振動(917cm-1),NO2/CH3伸縮振動／彎曲振動(～1400cm-1),CH3伸縮振動(2968cm-1),實驗中通過觀測這三個拉曼特征峰的峰形隨著沖擊壓力的升高而產(chǎn)生的變化,來獲得硝基甲烷樣品在單次沖擊壓縮下的分子結(jié)構(gòu)變化信息。在本實驗研究中,我們利用拉曼光譜在線探測技術(shù)首次觀測到了硝基甲烷在12.3GPa高壓力下的沖擊拉曼光譜,這是在硝基甲烷單次沖擊拉曼光譜實驗研究領(lǐng)域內(nèi)的一個重大突破。實驗研究發(fā)現(xiàn),在7.9GPa～12.3GPa的壓力區(qū)問內(nèi),CN振動峰與CH3振動峰的拉曼頻移隨著壓力的升高而呈現(xiàn)單調(diào)遞增的變化趨勢,NO2/CH3重疊振動峰未出現(xiàn)明顯的頻移,振動峰的頻移量與其相應(yīng)的振動模式密切相關(guān)；所有拉曼特征峰的峰寬與峰強也都隨著壓力的升高而出現(xiàn)了展寬、增強或減弱的現(xiàn)象,但此壓力下并未出現(xiàn)化學(xué)變化產(chǎn)生的跡象。這一結(jié)果表明了硝基甲烷在12.3GPa以下的沖擊壓力下沒有發(fā)生化學(xué)變化,還保持著其分子結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,由此解決了早期關(guān)于硝基甲烷化學(xué)變化問題存在的爭議。根據(jù)實驗結(jié)果可推斷出液態(tài)硝基甲烷的沖擊分子結(jié)構(gòu)變化是由樣品中的壓力與溫度的共同作用而決定的。
【圖文】：

１火藥室２火藥３大膜片４活塞５栗管６工作氣體７高壓段８小膜片９彈逡逑丸１０發(fā)射管１１磁測速１２勒室１３樣勒１４飛片逡逑圖２－２邋二級輕氣炮加載裝置結(jié)構(gòu)圖逡逑一

？，逢逡逑圖２－１邋二級輕氣炮實物圖逡逑ｒ邋＼廠ｉ邋廠Ｓ邐／—邋？廠９邋廠１０邋廠１１逡逑２邐川纟，“川川…ｉ４－邋ａ．逡逑＼＊＊邋Ｊ邐Ｖｉｉｉｉ．ｉｉｉｉ．ｉｌ邋ｇ邐＼｜｜．ＩＩＭＩｍ，邋ｇ邐＼邋ｍｍＩＩＩ邋＾邋２逡逑１火藥室２火藥３大膜片４活塞５栗管６工作氣體７高壓段８小膜片９彈逡逑丸１０發(fā)射管１１磁測速１２勒室１３樣勒１４飛片逡逑圖２－２邋二級輕氣炮加載裝置結(jié)構(gòu)圖逡逑二級輕氣炮加載裝置包括兩級氣室，一級氣室為火藥燃燒氣體，二級氣室為輕質(zhì)逡逑氣，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖２－２所示，，主要由火藥室、粟管、高壓段、發(fā)射管和勒１室這五逡逑個部分組成。實驗前，將活塞塞進菜管末端，在錄管末端與火藥室的連接處放入大膜逡逑片，再將粘有飛片的彈丸放置在高壓段出口處，同時在高壓段出口處放上小膜片［４Ｍ５］。逡逑實驗過程中必須先將粟管、發(fā)射管及勒室內(nèi)抽成真空的狀態(tài)，而后在粟管中根據(jù)實驗逡逑預(yù)期所要達(dá)到的彈丸速度充入適量的輕質(zhì)氣體（如氦氣或氫氣）
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：O657.37;TQ560.1

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 王蘇;崔季平;范秉誠;何宇中;;促進劑對高碳數(shù)碳?xì)淙剂宵c火特性的影響[J];實驗流體力學(xué);2007年02期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 馬小娟;沖擊高壓下物質(zhì)粘性的實驗與數(shù)值研究[D];西南交通大學(xué);2010年

2 彭小娟;沖擊加載下液態(tài)光學(xué)窗口水的熱物理性質(zhì)及疏松金屬鐵的沖擊溫度測量問題研究[D];西南交通大學(xué);2012年

本文編號：2646011