两种精密装配用奥克托金基炸药的成型及稳定性
发布时间：2022-01-03 02:37
为了解老化前后奥克托金基炸药（cyclotetramethylenete-tranitramine,HMX）（HMX/F23-11炸药,代号H-2）的性能稳定性,以期为标准炸药的研制提供技术支持,对HMX/F23-11炸药分别进行高温加速老化实验（1、3和5 a）,采用测高仪获得老化前后试样的最大直径并计算质量等参量,采用差示扫描量热（differential scanning calorimetry,DSC）法得到老化前后药柱的放热曲线,获得了主要组分的特征量,同时选取另一种HMX基炸药（H-1）作为对比配方。结果表明:老化年限对两种炸药的最大直径、质量及组分等参数的影响均较小,两种炸药的性能均稳定;但由于H-1炸药老化前后的最大直径均大于标准圆筒的铜管内径,而H-2炸药老化前后的最大直径均小于铜管内径,因此H-2炸药可以作为标准炸药。
【文章来源】：科学技术与工程. 2020,20(11)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
药柱老化前后的最大直径变化(老化1 a)
H-2药柱最大直径随老化时间的变化
图2 H-2药柱最大直径随老化时间的变化由图1可以看出,两种炸药最大直径的分布比较均匀,最大值的变化范围均较窄,但最大值与铜管内径存在较大差异。老化前后,H-1炸药的最大直径超过25 mm,达到了25.069 mm,H-2均低于25 mm,而圆筒试验中铜管的内径为?25 +0.02 +0.06 mm,说明老化前后H-1炸药的最大直径均超过铜管内径,无法正常装配,而H-2炸药均小于铜管内径,可正常装配。从图2可以看出,不同老化时间后,试样的最大直径均小于铜管直径,且最大直径值的变化范围较小,基本处于24.900～24.954 mm,说明H-2炸药老化前后尺寸稳定,可正常装配。H-1炸药成型后尺寸变大,而H-2炸药成型后尺寸变小,分析原因可能为炸药试样在压制过程中,存在高能固体颗粒(HMX)的位移、弹塑性形变及脆性破坏,如图3所示。退模后H-1炸药[图3(a)]中的HMX组分在不同方向上的分布具有明显的各向异性,且HMX晶体颗粒较大,说明压制过程中,颗粒可能存在熔化-再增长-压碎过程,晶体尺寸增大,分子间力增加,导致压制过程中储存较大的能量,同时,HMX晶体所表现出来的强烈各向异性导致极易产生应力集中,进而导致退模后试样尺寸增加;而H-2炸药[图3(b)]中的HMX颗粒分布较为均匀,不易产生应力集中,受力条件下试样尺寸稳定。因此这些行为具有储存能量和释放能量的作用,并最终经退模过程形成内应力,老化过程中,温度为71 ℃,在此高温下,存在3种过程:①药柱内的内应力得到释放,受热后各组分进行扩张,可诱发HMX颗粒间产生力学松弛,使得药柱直径变大;②黏结剂受热后软化,呈现出高黏度的类流体性质,填充一些空隙,其中的部分HMX等刚性物质重排,但因高分子黏结剂的主链在高温下舒展,而侧链“运动”更加活泼,单位空间单位时间内侧链的密度增加,侧链间的排斥力增加,侧链活动的阻力增加,迫使主链更加舒展,提供更多“活动”空间,以便降低整个体系的熵,整个作用使得药柱的直径增加;③药柱内的小分子添加剂等物质出现迁移和升华,导致试样内部“自由体积”数量增加,软化后的黏结剂及小分子进行流动、填充,导致试样的直径稍有减小;④HMX与黏结剂的氢键作用,此作用在压制过程中储存能量,退模后释放能量。这4种过程同时存在,但第4种作用起到主导作用。对于H-1炸药,由于HMX颗粒尺寸增大,分子间力增大,且与黏结剂间的氢键作用均大于H-2,因此成型过程中药柱内所储存的内应力更大,脱模时释放内应力,因此H-1炸药的尺寸较H-2的大。
【参考文献】：
期刊论文
[1]奥克托今（HMX）基塑料粘结炸药（PBX）驱动不同金属圆筒试验及数值模拟[J]. 陈科全,路中华,陈翔,卢校军,宋乙丹,郑保辉. 科学技术与工程. 2019(08)
[2]加速老化对JH-14性能的影响试验和数值模拟[J]. 李鸿宾,金朋刚,严家佳,杨斐,周文静. 科学技术与工程. 2017(32)
[3]TNT、DNAN、TNAZ、DNTF不可逆膨胀特性[J]. 王浩,高杰,罗一鸣,王红星. 科学技术与工程. 2016(32)
[4]两种TATB的热膨胀研究[J]. 姜凯,逄万亭,周真龙,黄明. 兵器装备工程学报. 2016(06)
[5]低热应力下石蜡对压装RDX基PBX炸药性能的影响[J]. 贾林,张林军,张冬梅,顾妍,王克勇,赵娟,周文静,孙序东. 火炸药学报. 2015(05)
[6]A-Ⅸ-Ⅱ压装炸药失效模式分析[J]. 张冬梅,常海,郑朝民,张林军,贾林,王海民. 火工品. 2014(01)
[7]模压TATB基PBX炸药件晶体取向对膨胀特性的影响[J]. 孙杰,张浩斌,温茂萍,张丘,刘晓锋. 含能材料. 2012(05)
[8]压制参数对TATB基PBX膨胀特性的影响[J]. 张丘,黄交虎,孙杰. 火炸药学报. 2010(05)
[9]RDX和HMX的热分解I.热分析特征量[J]. 刘子如,刘艳,范夕萍,赵凤起,阴翠梅. 火炸药学报. 2004(02)
[10]塑料粘结TATB药柱的膨胀规律研究[J]. 李玉斌,周玉琪,聂福德,孙杰,郝莹. 含能材料. 2001(03)
本文编号：3565391
【文章来源】：科学技术与工程. 2020,20(11)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
药柱老化前后的最大直径变化(老化1 a)
H-2药柱最大直径随老化时间的变化
图2 H-2药柱最大直径随老化时间的变化由图1可以看出,两种炸药最大直径的分布比较均匀,最大值的变化范围均较窄,但最大值与铜管内径存在较大差异。老化前后,H-1炸药的最大直径超过25 mm,达到了25.069 mm,H-2均低于25 mm,而圆筒试验中铜管的内径为?25 +0.02 +0.06 mm,说明老化前后H-1炸药的最大直径均超过铜管内径,无法正常装配,而H-2炸药均小于铜管内径,可正常装配。从图2可以看出,不同老化时间后,试样的最大直径均小于铜管直径,且最大直径值的变化范围较小,基本处于24.900～24.954 mm,说明H-2炸药老化前后尺寸稳定,可正常装配。H-1炸药成型后尺寸变大,而H-2炸药成型后尺寸变小,分析原因可能为炸药试样在压制过程中,存在高能固体颗粒(HMX)的位移、弹塑性形变及脆性破坏,如图3所示。退模后H-1炸药[图3(a)]中的HMX组分在不同方向上的分布具有明显的各向异性,且HMX晶体颗粒较大,说明压制过程中,颗粒可能存在熔化-再增长-压碎过程,晶体尺寸增大,分子间力增加,导致压制过程中储存较大的能量,同时,HMX晶体所表现出来的强烈各向异性导致极易产生应力集中,进而导致退模后试样尺寸增加;而H-2炸药[图3(b)]中的HMX颗粒分布较为均匀,不易产生应力集中,受力条件下试样尺寸稳定。因此这些行为具有储存能量和释放能量的作用,并最终经退模过程形成内应力,老化过程中,温度为71 ℃,在此高温下,存在3种过程:①药柱内的内应力得到释放,受热后各组分进行扩张,可诱发HMX颗粒间产生力学松弛,使得药柱直径变大;②黏结剂受热后软化,呈现出高黏度的类流体性质,填充一些空隙,其中的部分HMX等刚性物质重排,但因高分子黏结剂的主链在高温下舒展,而侧链“运动”更加活泼,单位空间单位时间内侧链的密度增加,侧链间的排斥力增加,侧链活动的阻力增加,迫使主链更加舒展,提供更多“活动”空间,以便降低整个体系的熵,整个作用使得药柱的直径增加;③药柱内的小分子添加剂等物质出现迁移和升华,导致试样内部“自由体积”数量增加,软化后的黏结剂及小分子进行流动、填充,导致试样的直径稍有减小;④HMX与黏结剂的氢键作用,此作用在压制过程中储存能量,退模后释放能量。这4种过程同时存在,但第4种作用起到主导作用。对于H-1炸药,由于HMX颗粒尺寸增大,分子间力增大,且与黏结剂间的氢键作用均大于H-2,因此成型过程中药柱内所储存的内应力更大,脱模时释放内应力,因此H-1炸药的尺寸较H-2的大。
【参考文献】：
期刊论文
[1]奥克托今（HMX）基塑料粘结炸药（PBX）驱动不同金属圆筒试验及数值模拟[J]. 陈科全,路中华,陈翔,卢校军,宋乙丹,郑保辉. 科学技术与工程. 2019(08)
[2]加速老化对JH-14性能的影响试验和数值模拟[J]. 李鸿宾,金朋刚,严家佳,杨斐,周文静. 科学技术与工程. 2017(32)
[3]TNT、DNAN、TNAZ、DNTF不可逆膨胀特性[J]. 王浩,高杰,罗一鸣,王红星. 科学技术与工程. 2016(32)
[4]两种TATB的热膨胀研究[J]. 姜凯,逄万亭,周真龙,黄明. 兵器装备工程学报. 2016(06)
[5]低热应力下石蜡对压装RDX基PBX炸药性能的影响[J]. 贾林,张林军,张冬梅,顾妍,王克勇,赵娟,周文静,孙序东. 火炸药学报. 2015(05)
[6]A-Ⅸ-Ⅱ压装炸药失效模式分析[J]. 张冬梅,常海,郑朝民,张林军,贾林,王海民. 火工品. 2014(01)
[7]模压TATB基PBX炸药件晶体取向对膨胀特性的影响[J]. 孙杰,张浩斌,温茂萍,张丘,刘晓锋. 含能材料. 2012(05)
[8]压制参数对TATB基PBX膨胀特性的影响[J]. 张丘,黄交虎,孙杰. 火炸药学报. 2010(05)
[9]RDX和HMX的热分解I.热分析特征量[J]. 刘子如,刘艳,范夕萍,赵凤起,阴翠梅. 火炸药学报. 2004(02)
[10]塑料粘结TATB药柱的膨胀规律研究[J]. 李玉斌,周玉琪,聂福德,孙杰,郝莹. 含能材料. 2001(03)
本文编号：3565391
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