發(fā)布時間：2020-05-24 20:04

【摘要】：能量和安全性是炸藥的兩個最重要的性能,晶胞的堆積方式會直接影響這兩種性能。近些年來,許多學(xué)者的研究證明層狀堆積的炸藥在具有高能量的同時具有較好的安全性,所以層狀堆積的炸藥具有廣闊的應(yīng)用前景。熱膨脹作為材料最普遍的性能之一,會直接影響材料的應(yīng)用。炸藥受溫度等環(huán)境因素影響顯著,獲得炸藥熱膨脹特性的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)對炸藥的裝藥結(jié)構(gòu)設(shè)計、機械性能模擬、環(huán)境適應(yīng)性的評估以及儲存老化性能研究具有重要的意義。本論文的主要研究工作為:結(jié)合原位X射線粉末衍射法和R e t i ve ld結(jié)構(gòu)精修方法,獲得了四種層狀堆積炸藥(LLM-10 5、TAT B、FO X-7和N Q)的熱膨脹系數(shù)。利用變溫紅外光譜技術(shù)研究了層狀堆積炸藥在受到熱刺激時晶體結(jié)構(gòu)的變化,結(jié)合分子在晶胞中的堆積方式,探討了四種層狀堆積炸藥熱膨脹特性產(chǎn)生的原因。另外,本論文還利用變溫紅外光譜技術(shù)對LLM-105和FO X-7的紅外特征峰進行了歸屬。主要研究結(jié)果概況如下:(1)利用原位XRD技術(shù)和Ret ive ld結(jié)構(gòu)精修方法,獲得LLM-105的熱膨脹系數(shù),結(jié)果表明其熱膨脹具有明顯的各向異性,而且其晶胞參數(shù)變化與溫度呈二次方程關(guān)系,即發(fā)生了二階熱膨脹。變溫紅外光譜實驗結(jié)果表明,在升溫階段,LLM-105的氫鍵網(wǎng)絡(luò)發(fā)生松弛現(xiàn)象,導(dǎo)致了二階熱膨脹的發(fā)生。利用變溫紅外光譜法研究了升溫條件下LLM-105紅外吸收峰的變化過程。統(tǒng)計了不同溫度下各紅外吸收峰的峰位,結(jié)果表明:當(dāng)溫度從50°C升到190°C時,LLM-105分子間氫鍵強度減弱,參與氫鍵形成的-N H2和-NO2的紅外吸收峰偏移至少4cm-1,與氫鍵形成無關(guān)的吡嗪環(huán)和C-N的紅外吸收峰偏移1c m-1左右。(2)TATB晶體在受到熱刺激時,晶體的a-b平面上的氫鍵網(wǎng)絡(luò)會發(fā)生松弛效應(yīng)從而導(dǎo)致a軸和b軸方向上發(fā)生二階熱膨脹;由于c軸上沒有存在氫鍵,所以具有穩(wěn)定的熱膨脹系數(shù)。變溫紅外光譜實驗結(jié)果表明:當(dāng)溫度從50°C升到200°C時,TATB中-N H2的特征峰位置3240cm-1和3336cm-1,分別藍(lán)移了16cm-1、12cm-1。說明TATB中的氫鍵網(wǎng)絡(luò)在升溫過程中強度明顯減弱。(3)FO X-7晶體在受到熱刺激時,各晶軸會發(fā)生二階各向異性熱膨脹,造成這一現(xiàn)象的原因主要是氫鍵網(wǎng)絡(luò)松弛。另外,FO X-7在升溫過程中會發(fā)生相轉(zhuǎn)變,在113°C會發(fā)生α→β轉(zhuǎn)變,在173°C,會發(fā)生β→γ轉(zhuǎn)變,當(dāng)降溫到50~75°C之間會發(fā)生γ→α(+γ)不完全相變,相轉(zhuǎn)變過程伴隨著氫鍵網(wǎng)絡(luò)的重組。利用變溫紅外光譜對FO X-7的各特征峰進行了歸屬,然后結(jié)合相變前后結(jié)構(gòu)的變化,來鑒別α-FO X-7和β-FO X-7。(4)NQ晶體在受到熱刺激時,各晶軸由于受到氫鍵網(wǎng)絡(luò)松弛的影響而發(fā)生二階熱膨脹。由于N Q分子在晶胞中呈特殊的十字交叉型層狀堆積,在受到熱刺激時,層間的分子會在氫鍵的牽引下發(fā)生滑移,從而導(dǎo)致b軸方向發(fā)生負(fù)膨脹現(xiàn)象。(5)對比四種層狀堆積炸藥的平均熱膨脹系數(shù),結(jié)果表明熱膨脹的各向異性程度會受到分子在晶胞中堆積方式的影響。
【學(xué)位授予單位】：西南科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TQ560.1

【參考文獻】

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本文編號：2678920