【摘要】：進(jìn)一步提高炸藥的爆炸和做功能力是含能材料研究永恒的主題。實(shí)際應(yīng)用中為了提高炸藥爆熱等參數(shù),通常采取添加高氧化熱金屬粉末等方法,但其受限于金屬添加劑的性能而難以獲得均衡的炸藥配方。為了獲得性能更加優(yōu)異和平衡的高能混合炸藥,亟須需要尋找新的高能組分。金屬氫化物的儲(chǔ)氫特性和高燃燒熱使其成為優(yōu)秀的推進(jìn)劑燃料,然而目前鮮有其在高能混合炸藥設(shè)計(jì)與制備中應(yīng)用的系統(tǒng)研究。因此作為極具潛力的炸藥組分,研究金屬氫化物對(duì)高能混合炸藥爆炸及安全性能的影響具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。本文通過實(shí)驗(yàn)研究與理論分析相結(jié)合,系統(tǒng)的研究了金屬氫化物種類、粒度和含量對(duì)RDX基高能混合炸藥空中、水下等爆炸性能的影響;同時(shí)通過熱分析與自然存儲(chǔ)實(shí)驗(yàn),研究了 RDX基金屬氫化物混合炸藥的熱穩(wěn)定性和存儲(chǔ)性能。首先,將兩種典型的金屬氫化物——?dú)浠伜蜌浠V引入到高能混合炸藥的制備中(RDX-MHx混合炸藥)。并通過高效球磨的方式,制備了不同粒度的氫化鈦,發(fā)現(xiàn)氫化鈦粉末隨球磨時(shí)間的增加粒度迅速減小后趨于穩(wěn)定,且粒度分布逐漸變窄。基于此制備了不同粒度和含量金屬氫化物的高能混合炸藥。通過空中爆炸實(shí)驗(yàn)研究了不同含量和粒徑的氫化鈦對(duì)RDX基鈦氫復(fù)合炸藥性能的影響,并分析了固相爆炸產(chǎn)物。結(jié)果表明氫化鈦粒徑減小能有效提高沖擊波參數(shù),氫化鈦含量為20%時(shí),氫化鈦粒徑為0.96μm的復(fù)合炸藥的超壓峰值、正相時(shí)間和正相沖量較標(biāo)準(zhǔn)RDX分別增加了3.8%、12.7%和14.0%,而粒徑為0.96μm的氫化鈦含量由10%增加到20%時(shí),沖擊波正相沖量增加7.0%,但超壓峰值減小5.1%。方差分析表明氫化鈦粒徑對(duì)復(fù)合炸藥爆炸性能有顯著影響,且與氫化鈦含量有交互作用。固相爆炸產(chǎn)物分析表明,復(fù)合炸藥爆炸過程中氫化鈦發(fā)生了氧化反應(yīng),生成鈦氧化合物�；诳罩斜▽�(shí)驗(yàn)和固體爆炸產(chǎn)物分析結(jié)果,初步建立了二元金屬氫化物的爆炸反應(yīng)模型,分析了金屬氫化物粒度對(duì)其爆炸反應(yīng)過程的影響。同時(shí),通過水下爆炸實(shí)驗(yàn)的方式研究了 RDX基金屬氫化物的爆炸沖擊波參數(shù)和爆炸能量結(jié)構(gòu),測(cè)試了不同金屬氫化物含量和粒度的混合炸藥。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,添加細(xì)粒度氫化鈦(D50=0.96μm)能有效改善混合炸藥的爆炸性能,此時(shí)爆炸性能參數(shù)隨著氫化鈦含量的增加而增加。實(shí)驗(yàn)獲得的比沖擊波能、比氣泡能以及比總能量,最高分別提高大10.5%、6.4%和7.1%。但是,添加較大粒度氫化鈦(D50=20.78μm,D50=136.74μm)時(shí),混合炸藥的水下爆炸參數(shù)與氫化鈦的含量基本呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)。這說明氫化鈦的粒度對(duì)其參與爆炸反應(yīng)的窗口和活性有著顯著影響。氫化鈦的粒度與含量對(duì)混合炸藥水下爆炸性能的影響也存在交互作用,這與空中爆炸是一致的。另外,測(cè)試的氫化鎂含量為10%的高能混合炸藥展現(xiàn)了更高的沖擊波參數(shù),其沖擊波超壓、比沖量及測(cè)點(diǎn)處比沖擊波能分別提高達(dá)5.7%、7.0%和8.4%。相反,由于氫化鈦較高的密度,RDX基氫化鈦混合炸藥的密度比能量提升明顯,這有利于提高戰(zhàn)斗部空間利用率。最后,通過熱分析實(shí)驗(yàn)手段(TG-DTA)對(duì)比研究了 RDX基氫化鈦混合炸藥的熱穩(wěn)定性與組分相容性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明氫化鈦對(duì)RDX基混合炸藥的熱分解動(dòng)力學(xué)參數(shù)和熱分解峰溫產(chǎn)生明顯影響,其添加降低了 RDX基混合炸藥的熱安定性,兩者相容性一般。通過2年的自然存儲(chǔ)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),由氫化鈦表面自然生成了化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的二氧化鈦,使得RDX基混合炸藥表現(xiàn)出良好的存儲(chǔ)性能。通過X射線衍射(XRD)和熱重、差熱分析(TG-DTA)等測(cè)試發(fā)現(xiàn)在RDX基氫化鎂混合炸藥中存在Mg(OH)2和Mg,這是由于氫化鎂在一般環(huán)境存儲(chǔ)時(shí)發(fā)生了水化和分解所形成。這兩個(gè)反應(yīng)都會(huì)釋放氫氣,導(dǎo)致混合炸藥粘結(jié)結(jié)構(gòu)破壞,使得力學(xué)性能和存儲(chǔ)性能下降明顯。研究表明,金屬氫化物作為高能炸藥組分能有效改善混合炸藥的爆炸性能,具有很高的應(yīng)用前景。其中RDX基氫化鈦混合炸藥具有優(yōu)秀的爆炸性能和存儲(chǔ)性能,是極具潛力的炸藥體系。相關(guān)研究結(jié)果可以為金屬氫化物在高能炸藥設(shè)計(jì)制備中的應(yīng)用提供參考。
【圖文】：

l#章緒論逡逑引言逡逑炸藥作為一種特殊的能源，被廣泛的應(yīng)用于國民生產(chǎn)活動(dòng)［１，２］。為了己合成高能炸藥的作用，便于安全可靠地裝填使用，絕大部分必須藥［３，４］。通過提高主體裝藥或者基質(zhì)炸藥的性能Ｗ提高混合炸藥的能是改善混合炸藥性能的主要、傳統(tǒng)技術(shù)途徑，當(dāng)前的研究熱點(diǎn)是ＣＬ－ＴＦ等高能炸熟５］。近年來為了平衡炸藥的威力和安全化Ｗ邋Ｆ０Ｘ－７、ＴＫ表的新型單質(zhì)炸藥獲得廣泛關(guān)注［６－９］。另一方面，含侶炸藥為代表，藥中添加高燃燒熱的金屬、非金屬粉末Ｗ改善其能量，也是混合炸的重要課題［１０－１２］。傳統(tǒng)的金屬粉末添加劑性能單一，通常只能改善的性能［ｉｗ５］。為了豐富混合炸藥的設(shè)計(jì)思路，獲得更加平衡的炸藥尋找新的材料體系，Ｗ實(shí)現(xiàn)混合炸藥更精細(xì)化的設(shè)計(jì)ｔｉｅ，１７１。逡逑

又名黑索金（Ｈｅｘｏｇｅｎ）或旋風(fēng)炸藥（Ｃｙｃｌｏｎｉｔｅ），其分子式為逡逑Ｃ３Ｈ６Ｎ６０６，按其分子結(jié)構(gòu)又稱為１，３，，邋５－Ｈ硝基六氨－１，３，邋５－Ｈ嗦或環(huán)Ｈ亞甲基Ｈ逡逑硝胺等，其結(jié)構(gòu)如下（圖２．１）：逡逑c涘義弦邋義賢跡玻卞澹遙模亟峁故疽饌煎義希保峰義

本文編號(hào)：2583688