本文關(guān)鍵詞：高能添加劑對乳化炸藥爆轟性能及熱分解特性的影響研究

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【摘要】：乳化炸藥以其爆炸性能優(yōu)良、適應(yīng)水下爆破復(fù)雜環(huán)境等優(yōu)點(diǎn),受到許多從業(yè)者的認(rèn)可并得到廣泛應(yīng)用。但由于水在乳化炸藥配方中充當(dāng)?shù)氖嵌栊晕镔|(zhì),會吸收乳化炸藥在爆轟時產(chǎn)生的大量的熱,制約了乳化炸藥的爆炸威力。為了提高乳化炸藥的能效和安全性,首次將鈦粉作為高能添加劑引入到乳化炸藥中并與含鋁乳化炸藥做對比,綜合探究含高能添加劑的乳化炸藥其爆轟性能和熱分解特性。具體的研究結(jié)果如下:根據(jù)氧平衡等乳化炸藥配方設(shè)計原則建立實(shí)驗室制備乳化炸藥的工藝,向其中添加不同含量或粒度的鈦粉、鋁粉得到不同配方組成的乳化炸藥。通過對上述乳化炸藥進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)觀測、爆速測試、猛度測試以及理論爆熱計算發(fā)現(xiàn):無論鈦粉還是鋁粉都能夠改善乳化炸藥的爆炸性能,且鈦粉的作用效果更顯著。利用水下爆炸測試系統(tǒng),研究不同粒度和含量的鋁粉以及不同含量的鈦粉對乳化炸藥水下爆炸能量釋放特性的作用規(guī)律。實(shí)驗結(jié)果表明:含不同粒度鋁粉的乳化炸藥其水下爆炸的沖擊波能量參數(shù)都呈現(xiàn)出先升高后減小的變化規(guī)律,這說明在水中爆炸時鋁粉粒度對乳化炸藥能量的作用存在一個最優(yōu)范圍,并非單純的線性關(guān)系。且鋁粉粒度對乳化炸藥水下爆炸產(chǎn)生的沖擊波能的影響程度更大。鈦粉和鋁粉的添加量對乳化炸藥在水下爆炸時產(chǎn)生的能量也有較大的影響,水下爆炸釋放的能量在鈦粉含量為10%時到達(dá)峰值;在高能添加劑含量相同的條件下,鈦粉在乳化炸藥水下爆炸能量提高上的表現(xiàn)優(yōu)于鋁粉。將分別加入不同含量鈦粉、鋁粉和不同粒度鋁粉的乳化炸藥進(jìn)行空中爆炸實(shí)驗,并對其空中爆炸沖擊波壓力時程曲線進(jìn)行分析計算。在實(shí)驗條件下,相較于其它兩種粒度的鋁粉,中粒度鋁粉(平均粒徑為177.2μm)對乳化炸藥空中爆炸沖擊波峰值壓力的提升作用最大。峰值壓力隨著高能添加劑(鈦粉和鋁粉)含量的增加而逐漸變大,但高能添加劑含量超過10%后,峰值壓力的增速有所降低,且含鈦乳化炸藥的沖擊波峰壓要比含鋁乳化炸藥的峰壓高出5.35%。通過掃描電鏡-X射線能譜分析發(fā)現(xiàn),不同高能添加劑氧化程度的差異是造成上述現(xiàn)象的原因之一。采用DSC-TG聯(lián)用的差示掃描量熱儀對添加不同粒度和含量鋁粉的乳化炸藥基質(zhì)進(jìn)行分析,基于不同升溫速率下的DSC、TG曲線獲得活化能等熱動力學(xué)參數(shù)。計算結(jié)果表明:鋁粉的加入降低了乳化炸藥基質(zhì)熱分解溫度,分解反應(yīng)活化能減小,即基質(zhì)熱穩(wěn)定性降低,且隨著鋁粉粒度的減小或含量的增加,這種趨勢更加明顯。與空白樣相比,實(shí)驗范圍內(nèi)不同粒度的鋁粉對乳化炸藥基質(zhì)的熱分解機(jī)理未產(chǎn)生影響,均為受隨機(jī)成核和隨后生長控制的反應(yīng)級數(shù)n=1的Mample單行法則。運(yùn)用C80微量量熱儀對添加不同含量鈦粉的乳化炸藥進(jìn)行熱分析實(shí)驗,結(jié)果表明:乳化炸藥的活化能隨著鈦粉含量的增加而降低。在高能添加劑含量相同的條件下,鈦粉、鋁粉、硼粉都不同程度地降低了乳化炸藥的熱安定性,降低程度依次增大,鈦粉對乳化炸藥系統(tǒng)的熱感度影響作用最小。
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TQ560.1

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本文編號：1277556