RDX基金属氢化物混合炸药爆炸及安全性能研究
发布时间：2020-02-29 06:14
【摘要】：进一步提高炸药的爆炸和做功能力是含能材料研究永恒的主题。实际应用中为了提高炸药爆热等参数,通常采取添加高氧化热金属粉末等方法,但其受限于金属添加剂的性能而难以获得均衡的炸药配方。为了获得性能更加优异和平衡的高能混合炸药,亟须需要寻找新的高能组分。金属氢化物的储氢特性和高燃烧热使其成为优秀的推进剂燃料,然而目前鲜有其在高能混合炸药设计与制备中应用的系统研究。因此作为极具潜力的炸药组分,研究金属氢化物对高能混合炸药爆炸及安全性能的影响具有重要的理论意义和应用价值。本文通过实验研究与理论分析相结合,系统的研究了金属氢化物种类、粒度和含量对RDX基高能混合炸药空中、水下等爆炸性能的影响;同时通过热分析与自然存储实验,研究了 RDX基金属氢化物混合炸药的热稳定性和存储性能。首先,将两种典型的金属氢化物——氢化钛和氢化镁引入到高能混合炸药的制备中(RDX-MHx混合炸药)。并通过高效球磨的方式,制备了不同粒度的氢化钛,发现氢化钛粉末随球磨时间的增加粒度迅速减小后趋于稳定,且粒度分布逐渐变窄。基于此制备了不同粒度和含量金属氢化物的高能混合炸药。通过空中爆炸实验研究了不同含量和粒径的氢化钛对RDX基钛氢复合炸药性能的影响,并分析了固相爆炸产物。结果表明氢化钛粒径减小能有效提高冲击波参数,氢化钛含量为20%时,氢化钛粒径为0.96μm的复合炸药的超压峰值、正相时间和正相冲量较标准RDX分别增加了3.8%、12.7%和14.0%,而粒径为0.96μm的氢化钛含量由10%增加到20%时,冲击波正相冲量增加7.0%,但超压峰值减小5.1%。方差分析表明氢化钛粒径对复合炸药爆炸性能有显著影响,且与氢化钛含量有交互作用。固相爆炸产物分析表明,复合炸药爆炸过程中氢化钛发生了氧化反应,生成钛氧化合物。基于空中爆炸实验和固体爆炸产物分析结果,初步建立了二元金属氢化物的爆炸反应模型,分析了金属氢化物粒度对其爆炸反应过程的影响。同时,通过水下爆炸实验的方式研究了 RDX基金属氢化物的爆炸冲击波参数和爆炸能量结构,测试了不同金属氢化物含量和粒度的混合炸药。实验结果表明,添加细粒度氢化钛(D50=0.96μm)能有效改善混合炸药的爆炸性能,此时爆炸性能参数随着氢化钛含量的增加而增加。实验获得的比冲击波能、比气泡能以及比总能量,最高分别提高大10.5%、6.4%和7.1%。但是,添加较大粒度氢化钛(D50=20.78μm,D50=136.74μm)时,混合炸药的水下爆炸参数与氢化钛的含量基本呈现负相关。这说明氢化钛的粒度对其参与爆炸反应的窗口和活性有着显著影响。氢化钛的粒度与含量对混合炸药水下爆炸性能的影响也存在交互作用,这与空中爆炸是一致的。另外,测试的氢化镁含量为10%的高能混合炸药展现了更高的冲击波参数,其冲击波超压、比冲量及测点处比冲击波能分别提高达5.7%、7.0%和8.4%。相反,由于氢化钛较高的密度,RDX基氢化钛混合炸药的密度比能量提升明显,这有利于提高战斗部空间利用率。最后,通过热分析实验手段(TG-DTA)对比研究了 RDX基氢化钛混合炸药的热稳定性与组分相容性。实验结果表明氢化钛对RDX基混合炸药的热分解动力学参数和热分解峰温产生明显影响,其添加降低了 RDX基混合炸药的热安定性,两者相容性一般。通过2年的自然存储实验发现,由氢化钛表面自然生成了化学性质稳定的二氧化钛,使得RDX基混合炸药表现出良好的存储性能。通过X射线衍射(XRD)和热重、差热分析(TG-DTA)等测试发现在RDX基氢化镁混合炸药中存在Mg(OH)2和Mg,这是由于氢化镁在一般环境存储时发生了水化和分解所形成。这两个反应都会释放氢气,导致混合炸药粘结结构破坏,使得力学性能和存储性能下降明显。研究表明,金属氢化物作为高能炸药组分能有效改善混合炸药的爆炸性能,具有很高的应用前景。其中RDX基氢化钛混合炸药具有优秀的爆炸性能和存储性能,是极具潜力的炸药体系。相关研究结果可以为金属氢化物在高能炸药设计制备中的应用提供参考。
【图文】：
l#章绪论逡逑引言逡逑炸药作为一种特殊的能源，被广泛的应用于国民生产活动［１，２］。为了己合成高能炸药的作用，便于安全可靠地装填使用，绝大部分必须药［３，４］。通过提高主体装药或者基质炸药的性能Ｗ提高混合炸药的能是改善混合炸药性能的主要、传统技术途径，当前的研究热点是ＣＬ－ＴＦ等高能炸熟５］。近年来为了平衡炸药的威力和安全化Ｗ邋Ｆ０Ｘ－７、ＴＫ表的新型单质炸药获得广泛关注［６－９］。另一方面，含侣炸药为代表，药中添加高燃烧热的金属、非金属粉末Ｗ改善其能量，也是混合炸的重要课题［１０－１２］。传统的金属粉末添加剂性能单一，通常只能改善的性能［ｉｗ５］。为了丰富混合炸药的设计思路，获得更加平衡的炸药寻找新的材料体系，Ｗ实现混合炸药更精细化的设计ｔｉｅ，１７１。逡逑
又名黑索金（Ｈｅｘｏｇｅｎ）或旋风炸药（Ｃｙｃｌｏｎｉｔｅ），其分子式为逡逑Ｃ３Ｈ６Ｎ６０６，按其分子结构又称为１，３，，邋５－Ｈ硝基六氨－１，３，邋５－Ｈ嗦或环Ｈ亚甲基Ｈ逡逑硝胺等，其结构如下（图２．１）：逡逑c涘义弦邋义贤迹玻卞澹遥模亟峁故疽馔煎义希保峰义
本文编号：2583688
【图文】：
l#章绪论逡逑引言逡逑炸药作为一种特殊的能源，被广泛的应用于国民生产活动［１，２］。为了己合成高能炸药的作用，便于安全可靠地装填使用，绝大部分必须药［３，４］。通过提高主体装药或者基质炸药的性能Ｗ提高混合炸药的能是改善混合炸药性能的主要、传统技术途径，当前的研究热点是ＣＬ－ＴＦ等高能炸熟５］。近年来为了平衡炸药的威力和安全化Ｗ邋Ｆ０Ｘ－７、ＴＫ表的新型单质炸药获得广泛关注［６－９］。另一方面，含侣炸药为代表，药中添加高燃烧热的金属、非金属粉末Ｗ改善其能量，也是混合炸的重要课题［１０－１２］。传统的金属粉末添加剂性能单一，通常只能改善的性能［ｉｗ５］。为了丰富混合炸药的设计思路，获得更加平衡的炸药寻找新的材料体系，Ｗ实现混合炸药更精细化的设计ｔｉｅ，１７１。逡逑
又名黑索金（Ｈｅｘｏｇｅｎ）或旋风炸药（Ｃｙｃｌｏｎｉｔｅ），其分子式为逡逑Ｃ３Ｈ６Ｎ６０６，按其分子结构又称为１，３，，邋５－Ｈ硝基六氨－１，３，邋５－Ｈ嗦或环Ｈ亚甲基Ｈ逡逑硝胺等，其结构如下（图２．１）：逡逑c涘义弦邋义贤迹玻卞澹遥模亟峁故疽馔煎义希保峰义
本文编号：2583688
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/gckjbs/2583688.html
