【摘要】：進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。實際應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。金屬氫化物的儲氫特性和高燃燒熱使其成為優(yōu)秀的推進劑燃料,然而目前鮮有其在高能混合炸藥設計與制備中應用的系統(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用價值。本文通過實驗研究與理論分析相結合,系統(tǒng)的研究了金屬氫化物種類、粒度和含量對RDX基高能混合炸藥空中、水下等爆炸性能的影響;同時通過熱分析與自然存儲實驗,研究了 RDX基金屬氫化物混合炸藥的熱穩(wěn)定性和存儲性能。首先,將兩種典型的金屬氫化物——氫化鈦和氫化鎂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�；诖酥苽淞瞬煌６群秃拷饘贇浠锏母吣芑旌险ㄋ�。通過空中爆炸實驗研究了不同含量和粒徑的氫化鈦對RDX基鈦氫復合炸藥性能的影響,并分析了固相爆炸產物。結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,氫化鈦粒徑為0.96μm的復合炸藥的超壓峰值、正相時間和正相沖量較標準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,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復合炸藥爆炸性能有顯著影響,且與氫化鈦含量有交互作用。固相爆炸產物分析表明,復合炸藥爆炸過程中氫化鈦發(fā)生了氧化反應,生成鈦氧化合物�；诳罩斜▽嶒灪凸腆w爆炸產物分析結果,初步建立了二元金屬氫化物的爆炸反應模型,分析了金屬氫化物粒度對其爆炸反應過程的影響。同時,通過水下爆炸實驗的方式研究了 RDX基金屬氫化物的爆炸沖擊波參數(shù)和爆炸能量結構,測試了不同金屬氫化物含量和粒度的混合炸藥。實驗結果表明,添加細粒度氫化鈦(D50=0.96μm)能有效改善混合炸藥的爆炸性能,此時爆炸性能參數(shù)隨著氫化鈦含量的增加而增加。實驗獲得的比沖擊波能、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,混合炸藥的水下爆炸參數(shù)與氫化鈦的含量基本呈現(xiàn)負相關。這說明氫化鈦的粒度對其參與爆炸反應的窗口和活性有著顯著影響。氫化鈦的粒度與含量對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、比沖量及測點處比沖擊波能分別提高達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,通過熱分析實驗手段(TG-DTA)對比研究了 RDX基氫化鈦混合炸藥的熱穩(wěn)定性與組分相容性。實驗結果表明氫化鈦對RDX基混合炸藥的熱分解動力學參數(shù)和熱分解峰溫產生明顯影響,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年的自然存儲實驗發(fā)現(xiàn),由氫化鈦表面自然生成了化學性質穩(wěn)定的二氧化鈦,使得RDX基混合炸藥表現(xiàn)出良好的存儲性能。通過X射線衍射(XRD)和熱重、差熱分析(TG-DTA)等測試發(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)境存儲時發(fā)生了水化和分解所形成。這兩個反應都會釋放氫氣,導致混合炸藥粘結結構破壞,使得力學性能和存儲性能下降明顯。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性能,是極具潛力的炸藥體系。相關研究結果可以為金屬氫化物在高能炸藥設計制備中的應用提供參考。
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l#章緒論逡逑引言逡逑炸藥作為一種特殊的能源，被廣泛的應用于國民生產活動［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)技術途徑，當前的研究熱點是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表的新型單質炸藥獲得廣泛關注［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計思路，獲得更加平衡的炸藥尋找新的材料體系，Ｗ實現(xiàn)混合炸藥更精細化的設計ｔｉｅ，１７１。逡逑

又名黑索金（Ｈｅｘｏｇｅｎ）或旋風炸藥（Ｃｙｃｌｏｎｉｔｅ），其分子式為逡逑Ｃ３Ｈ６Ｎ６０６，按其分子結構又稱為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，其結構如下（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：2583688