高能添加剂对乳化炸药爆轰性能及热分解特性的影响研究

发布时间：2017-12-11 07:17

  本文关键词：高能添加剂对乳化炸药爆轰性能及热分解特性的影响研究

  更多相关文章： 乳化炸药 高能添加剂 钛粉 冲击波参数 热动力学

【摘要】：乳化炸药以其爆炸性能优良、适应水下爆破复杂环境等优点,受到许多从业者的认可并得到广泛应用。但由于水在乳化炸药配方中充当的是惰性物质,会吸收乳化炸药在爆轰时产生的大量的热,制约了乳化炸药的爆炸威力。为了提高乳化炸药的能效和安全性,首次将钛粉作为高能添加剂引入到乳化炸药中并与含铝乳化炸药做对比,综合探究含高能添加剂的乳化炸药其爆轰性能和热分解特性。具体的研究结果如下:根据氧平衡等乳化炸药配方设计原则建立实验室制备乳化炸药的工艺,向其中添加不同含量或粒度的钛粉、铝粉得到不同配方组成的乳化炸药。通过对上述乳化炸药进行微观结构观测、爆速测试、猛度测试以及理论爆热计算发现:无论钛粉还是铝粉都能够改善乳化炸药的爆炸性能,且钛粉的作用效果更显著。利用水下爆炸测试系统,研究不同粒度和含量的铝粉以及不同含量的钛粉对乳化炸药水下爆炸能量释放特性的作用规律。实验结果表明:含不同粒度铝粉的乳化炸药其水下爆炸的冲击波能量参数都呈现出先升高后减小的变化规律,这说明在水中爆炸时铝粉粒度对乳化炸药能量的作用存在一个最优范围,并非单纯的线性关系。且铝粉粒度对乳化炸药水下爆炸产生的冲击波能的影响程度更大。钛粉和铝粉的添加量对乳化炸药在水下爆炸时产生的能量也有较大的影响,水下爆炸释放的能量在钛粉含量为10%时到达峰值;在高能添加剂含量相同的条件下,钛粉在乳化炸药水下爆炸能量提高上的表现优于铝粉。将分别加入不同含量钛粉、铝粉和不同粒度铝粉的乳化炸药进行空中爆炸实验,并对其空中爆炸冲击波压力时程曲线进行分析计算。在实验条件下,相较于其它两种粒度的铝粉,中粒度铝粉(平均粒径为177.2μm)对乳化炸药空中爆炸冲击波峰值压力的提升作用最大。峰值压力随着高能添加剂(钛粉和铝粉)含量的增加而逐渐变大,但高能添加剂含量超过10%后,峰值压力的增速有所降低,且含钛乳化炸药的冲击波峰压要比含铝乳化炸药的峰压高出5.35%。通过扫描电镜-X射线能谱分析发现,不同高能添加剂氧化程度的差异是造成上述现象的原因之一。采用DSC-TG联用的差示扫描量热仪对添加不同粒度和含量铝粉的乳化炸药基质进行分析,基于不同升温速率下的DSC、TG曲线获得活化能等热动力学参数。计算结果表明:铝粉的加入降低了乳化炸药基质热分解温度,分解反应活化能减小,即基质热稳定性降低,且随着铝粉粒度的减小或含量的增加,这种趋势更加明显。与空白样相比,实验范围内不同粒度的铝粉对乳化炸药基质的热分解机理未产生影响,均为受随机成核和随后生长控制的反应级数n=1的Mample单行法则。运用C80微量量热仪对添加不同含量钛粉的乳化炸药进行热分析实验,结果表明:乳化炸药的活化能随着钛粉含量的增加而降低。在高能添加剂含量相同的条件下,钛粉、铝粉、硼粉都不同程度地降低了乳化炸药的热安定性,降低程度依次增大,钛粉对乳化炸药系统的热感度影响作用最小。
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TQ560.1

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本文编号：1277556