添加RDX乳化炸药爆炸性能及其在金属箔爆炸焊接中的应用

发布时间：2020-06-19 22:26

【摘要】：化工产业、海上船舶作业等对材料表面防腐蚀的要求,以及大型工业设备对材料耐磨损抗疲劳等要求,对材料的表面处理需求越来越强烈,为了节约材料表面贵金属的使用,需要进行对金属箔爆炸焊接的研究。而金属箔爆炸焊接一直没有工业化,且研究也比较少,这主要是因为爆炸焊接中使用的常规炸药的临界厚度很大(通常约为10毫米),因为爆炸焊接对炸药的低爆速要求,通常会在炸药中添加惰性添加剂来降低爆速,但是这会使炸药的临界厚度变大。这种厚的炸药不仅降低了炸药的能量利用率,而且由于能量过剩也容易损坏箔,成品率低。因此,降低炸药的临界厚度是改善焊接质量和经济效益的理想方式,所以我们提出在传统乳化炸药中引入了一种高能添加剂——黑索金(RDX),以降低混合炸药的临界厚度,进而降低爆炸焊接时的用药量,来完成金属箔的爆炸焊接的研究思想。对混合炸药进行空中爆炸和水下爆炸实验,研究了添加不同含量RDX对混合炸药爆炸性能的影响。结果表明:混合炸药的临界厚度和猛度均随着RDX含量的增加而降低,且降低速率在减小;混合炸药的爆速随着装药厚度和RDX含量的增加有所增加,但在不同含量的混合炸药装药厚度达到临界厚度时,其爆速基本一样,约为2500m/s。混合炸药水下爆炸的能量输出参数(冲击波超压峰值、冲击波冲量、比冲击波能、比气泡能、总能量)均随着RDX含量的增加而增加。添加RDX对混合炸药临界厚度的降低效果比对能量输出的增加效果更明显。分别采用未添加RDX和添加10%RDX的混合炸药对AA1060铝箔-Q235钢进行爆炸焊接,宏观结果已经表明前者出现了铝箔被严重破坏、焊接部位翘曲、焊接不上等缺陷,后者宏观上已经完成焊接且效果良好。对后者进行金相观察、扫描电镜观察、硬度测试、拉伸弯曲试验等分析手段,结果表明:爆炸焊接结合界面具有波纹结构,从起爆端到末端,波纹结构越来越明显,波长和波幅越来越小;整个结合界面存在分布不连续、厚度不均匀的熔化区,铝箔和钢形成了冶金结合;硬度测试表明结合界面附近硬度有所提高;拉伸弯曲试验显示AA1060铝箔/Q235钢结合界面没有出现分层,铝箔也没有出现撕裂,说明铝箔-钢的结合强度很高,铝箔经过爆炸焊接后仍保持良好的韧性。
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ560.1;TG456.6
【图文】：

原子结构示意图

１．１．３黑索金的基本简介逡逑黑索金（Ｈｅｘｏｇｅｎ），即ＲＤＸ，又名旋风炸药（Ｃｙｃｌｏｎｉｔｅ），其分子式为Ｃ３Ｈ６Ｎ６０６，逡逑其结构如图１．２，按其分子结构命名又叫１，３，５－三硝基六氢－１，３，５－三嗪，或环三亚逡逑甲基三硝胺等。逡逑ＲＤＸ是一种无臭无味的白色粉状结晶，晶体属于斜方晶系，有毒，不溶于逡逑水，微溶于乙醚和乙醇。化学性质比较稳定，遇明火、震动、高温、撞击、摩擦逡逑等能引起燃烧爆炸。ＲＤＸ是一种爆炸威力极强的烈性炸药，是ＴＮＴ邋（硝化甘油）逡逑的１．５倍。ＲＤＸ的理论最大密度为１．８１６ｇ／ｃｍ３，最大爆轰速度约为８８００ｍ／ｓ，其逡逑３逡逑

模型图,爆轰波,模型,爆轰波阵面

逑端对应Ｃ－Ｊ状态，称为Ｃ－Ｊ面。根据ＺＮＤ模型，可以将爆轰波阵面内发生的历逡逑程简化为［３】（见图２．２（ａ）），其中１为化学反应进程变量：逡逑（１）

【参考文献】