FOX-7晶体的制备和热性质

为了解FOX-7晶体形状和尺寸对其热性质的影响,通过冷却结晶和阻溶剂结晶的方法从DMF/H2O、NMP/H2O体系中获得FOX-7晶体。SEM结果表明,得到的晶体基本为延长的四面或六面棱柱和斜方菱晶两种类型,不同溶剂体系中得到晶体的尺寸不同和包含的颗粒数量也不同,超声处理得到的晶体具有单一形状,只是其表面较粗糙。DSC测试结果表明,不同结晶方式和不同溶剂体系中获得的FOX-7晶体的热性质有一定的差别。由此得出,不同的结晶方式和溶剂体系可以获得不同形状、尺寸和热性质的FOX-7晶体,而超声处理可以很好地控制晶体的形状。

1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯的合成与性能研究

以2-甲基嘧啶-4,6-二酮为原料,通过硝化和水解过程合成出FOX-7(1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯),经IR,MS,NMR和元素分析鉴定了其结构,并对影响得率的主要因素进行了简要分析.重结晶提纯后培养合成产物的单晶,用四圆衍射仪对其进行了结构解析,得到了合成产物的晶体学数据.测试了FOX-7的电火花感度和落锤感度,并同RDX(1,3,5-三硝基-1,3,5-三氮杂环己烷)、HMX(环四甲撑四硝胺)以及TATB(三氨基三硝基苯)进行了对比,结果表明FOX-7的感度要低于RDX,但较TATB差.同时对原始样品和重结晶FOX-7的外观形貌和热性质进行了测试,并对变化情况进行了说明,发现FOX-7的外观形貌和热性质可以进一步改善和优化.

爆炸箔尺寸对飞片速度的影响

爆炸箔是冲击片雷管的关键部件,为了获得爆炸箔的厚度和桥区尺寸对冲击片雷管飞片速度的影响,通过光纤台阶法测试了不同厚度和桥区尺寸的爆炸箔驱动飞片的情况。结果表明:在电压3.4 kV、电流3.5 kA的起爆条件下,最佳的爆炸箔厚度为3.67μm,可以驱动飞片产生2 307 m/s的速度;随着爆炸箔桥区尺寸的减小,飞片速度逐渐提高。因此,可以看出在一定的起爆能量下,驱动飞片达到最大速度的爆炸箔存在一个最佳厚度值;在爆炸箔厚度一定的情况下,减小爆炸箔的桥区尺寸,可以提高爆炸箔驱动飞片的能力,从而可以达到降低冲击片雷管起爆能量阈值的目的。

FOX-7的热分解机理

采用热原位红外、热裂解色谱-质谱、热重分析(TG)、差示扫描量热法(DSC)研究了FOX-7的热分解过程,通过测定程序升温过程中凝聚相的化学结构变化和生成的气相产物,研究了FOX-7的热分解机理。研究结果表明,FOX-7在转晶后可能发生了缩合反应,使其处于缩合产物的平衡状态,随着温度的升高该平衡被打破,FOX-7开始分解成一些小官能团产物和小分子产物;气相产物中首先检测到NO,说明热分解的"脱硝"过程存在硝基与亚硝基互变反应过程。

超细LLM-105短脉冲起爆特性（英文）

为了研究超细LLM-105炸药的短脉冲起爆特性,设计了两种参数的飞片起爆系统,在对两种飞片系统驱动飞片速度分析的基础上,采用较佳匹配系统进行了超细LLM-105炸药的发火阈值测试。试验结果表明:两种飞片系统中飞片速度随着输入起爆电流的增加而增加,但是大尺寸飞片对输入电流的变化更加敏感;在相同起爆条件下,大尺寸飞片获得的最大速度一致性较差,这与尺寸增加,受空气阻力影响更明显有一定关系;采用飞片速度较高的飞片系统进行超细LLM-105炸药起爆阈值测试,得到超细LLM-105炸药的50%发火阈值电流为2.14kA,与HNS-Ⅳ相差不大。由此表明,超细LLM-105炸药作为冲击片雷管始发药应用是可行的,即能满足冲击片雷管钝感化要求,又不会对引爆系统的能量提出过高的要求,符合目前冲击片雷管低能、钝感的发展趋势。

1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯的晶型研究

采用四圆衍射仪对培养的1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(简称FOX-7)单晶进行测试,结构解析结果:晶体属单斜晶系,空间群P21/n,a=0.69283 nm,b=0.66201 nm,c=1.13230 nm,α=89.948°,β=90.533°,γ=89.894°,V=0.5193 nm3,Dx=1.893g.cm-3,Z=4,F(000)=304。FOX-7分子呈层状构型,分子内存在大量的氢键,分子间依靠范德华力结合。利用变温X射线衍射仪得到了FOX-7在加热时的相变,结果发现了两个相变温度点,获得了α、β、γ三相的衍射图,并且确定了α和β相的晶胞参数。此外当温度降低时,γ相可以不经过β相直接转变成α相,只是需要的时间较长。

聚磷酸铵合成工艺条件研究

在常压条件下研究以湿法磷酸生产的磷酸二氢铵和尿素为原料生产聚磷酸铵的合成工艺条件,得到较温和的合成低聚合度聚磷酸铵的工艺参数。通过正交试验对聚磷酸铵的聚合条件进行了优化,得到了最佳工艺条件:反应温度160℃,反应时间1.5h,原料配比(磷酸二氢铵与尿素物质的量比)为1∶1.1。在最佳工艺条件下合成的聚磷酸铵的聚合度达到了34,氨氮含量和有效磷含量分别为16.65%和70.20%(均为质量分数)。

小尺寸爆炸箔与加速膛匹配研究

为研究爆炸箔桥区尺寸与加速膛的匹配关系,对小尺寸爆炸箔与加速膛匹配的雷管进行了发火试验和升降法试验。试验结果表明爆炸箔的桥区尺寸与加速膛内孔径存在一个较佳的匹配,对桥区尺寸0.3mm×0.3mm与Φ0.45mm内径加速膛匹配的雷管进行升降法试验,发现比桥区尺寸0.4mm×0.4mm爆炸箔与Φ0.6mm内径加速膛匹配雷管的50%发火电流降低了近300A,由此说明小尺寸爆炸箔与加速膛内孔径合理匹配的情况下,可以降低冲击片雷管的起爆阈值,为实现引爆系统的小型化提供基础。

FOX-7的热分解动力学

本文中采用DSC、加速量热仪和布氏压力法对FOX-7在不同实验条件下的热分解行为进行了研究,得到了FOX-7在敞开体系、绝热体系和真空恒温体系进行分解的动力学参数,结果表明:FOX-7在这3种条件下进行分解的活化能分别为249.89 kJ/mol、342.45 kJ/mol和337.59 kJ/mol,根据DSC数据计算的热爆炸临界温度为213.55℃,这些实验数据为今后预估FOX-7的存储寿命提供了依据.

1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯的绝热分解

采用加速量热仪(ARC)研究了1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯的绝热分解过程,得到了绝热条件下1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯的温度、压力随时间的变化曲线,以及自加热温升速率随温度、时间的变化曲线,根据测试数据计算出分解反应动力学参数:表观活化能为354.76kJ/mol,指前因子为1.49×1023min-1。

聚磷酸铵中有效磷含量测定结果的不确定度评定

本文用ISO/IEC1 70 2 5中规定的方法对聚磷酸铵中有效磷含量测定结果的不确定度进行了评价 ,考虑了引起不确定度的主要原因 ,推出了计算不确定的数学模型及传播系数 ,并计算出了各种不确定度分量 。

Al/Ni多层膜中反应波传播速度的理论研究

为了研究Al/Ni反应多层膜在微纳米点火器件中的应用,采用扩展Mann模型,计算了反应多层膜中反应波的传播速度。定义单层厚度比为δ(2b-1)δ,将现有模型扩展至可计算任意多层膜中反应波的传播速度;计算了Al/Ni多层膜中反应波的传播速度,与试验结果吻合较好,验证了扩展模型。计算结果表明存在一个临界厚度δcr。当对层厚度δbi<δcr时,速度与δbi成正比;当δbi>δcr时,速度与δbi成反比。

Al/Ni爆炸箔电爆特性及驱动飞片能力研究

利用传统的MEMs工艺成功制备出Al/Ni复合爆炸箔,在4k V的充电电压下研究其电爆性能。研究表明,相比于传统的铜爆炸箔,复合爆炸箔的能量利用高,可达18%,而且爆发提前,所需能量较小,爆发能量集中。飞片速度研究表明,爆炸箔的厚度和充电电压会影响飞片的最终速度,飞片的速度随爆炸箔的厚度和电压升高而增大。当爆炸箔的厚度为3μm、充电电压为5k V时,飞片的速度可达3 100m/s。

不同制造工艺铜箔电爆驱动飞片能力

为研究真空沉积制备的爆炸桥箔(铜箔)致密性和晶体尺寸对爆炸箔驱动飞片能力的影响,采用X射线衍射(XRD)对电子束蒸发和磁控溅射两种工艺制备铜箔的晶型结构进行了表征。用光刻成型的方式将铜箔制成爆炸桥箔,采用光子多普勒测速系统(PDV)测试了爆炸桥箔在不同电压条件下驱动飞片的速度,采用升降法实验对比分析了两种爆炸桥箔驱动飞片起爆六硝基茋-Ⅳ的阈值能量。结果表明,磁控溅射工艺制备的铜箔晶体尺寸小于电子束蒸发工艺制备的铜箔晶体尺寸,电阻率高17%,沉积速率是电子束蒸发铜箔的2.4倍。制成的爆炸桥箔驱动飞片能力略强于电子束蒸发工艺制备的爆炸桥箔驱动飞片能力,且起爆六硝基茋-Ⅳ需要的能量也更低。

Ni/Cu复合多层膜电爆炸等离子体发射光谱特性及飞片推动性能

为探索复合多层膜爆炸箔电爆炸的作用机理,开展了Ni/Cu复合多层膜爆炸箔性能研究。采用电化学沉积方法制备了相同厚度的Ni/Cu复合多层膜(调制周期分别为200nm/300nm和300nm/400nm)及纯Cu、Ni金属膜,通过等离子体发射光谱特性测试分析,计算获得了不同放电电流条件下不同结构的Ni/Cu复合多层膜、纯Cu、Ni金属膜电爆炸等离子体电子温度。通过匹配加速膛、飞片进行了爆炸箔推动飞片的PDV速度测试和分析,获得了不同放电电流条件下Ni/Cu复合多层膜、纯Cu、Ni金属膜爆炸箔推动飞片性能。研究结果表明:在电流为2.5kA时,(Ni200Cu300)8和(Ni300Cu400)5Ni300电爆炸等离子体发射光谱强度以及等离子体电子温度均高于纯Cu和纯Ni,说明Ni/Cu复合材料在相同条件下电爆炸储能密度更高;在电流为2.5kA时,Ni/Cu复合材料中的Ni开始对等离子体推动飞片起促进作用,(Ni200Cu300)8和(Ni300Cu400)5Ni300爆炸箔推动飞片的加速时间更长,最终速度均高于纯Cu爆炸箔。

高压短脉冲作用下HNS-Ⅳ型炸药的全发火冲击起爆判据

为了确定Hexanitrostilbene-Ⅳ(HNS-Ⅳ)炸药在高压短脉冲作用下的全发火冲击起爆判据参数,采用Exploding Foil Initiation system(EFIs,爆炸箔起爆系统)驱动三种厚度的聚酰亚胺飞片(12.5,40μm和50μm)撞击HNS-Ⅳ炸药柱,用升降法进行发火试验,获得了三种厚度飞片对应的最小全发火充电电压,Photon Doppler Velocimetry(PDV)方法获得最小全发火充电电压下飞片的撞击速度分别为3400,3100 m·s^-1和2930 m·s^-1。基于冲击波理论和动力学仿真,分别获得三种厚度飞片在该撞击速度下撞击HNS-Ⅳ型炸药的界面压力p、界面粒子速度u和持续时间τ,通过数据拟合确定HNS-Ⅳ型炸药在高压短脉冲作用下的全发火冲击起爆判据参数。研究结果表明,对于装药密度为1.56 g·cm^-3的HNS-Ⅳ装药,在撞击界面压力为10~13 GPa和持续时间为4.0~8.7 ns的范围内,全发火pnt判据为:p2.88τ≥7.21。

亚微秒内金丝电爆炸的激光探针测试及三维动力学仿真

为了获得亚微秒时间尺度内金丝电爆炸流场的演化规律,采用激光干涉测试技术,对直径为0.04mm的金丝电爆炸流场膨胀过程进行了实验分析,采用光电探针建立了流场演化过程与放电电流曲线在时间维度上的对应关系;考虑爆发点之后的焦耳热沉积,采用包含能量补充项的JWL状态方程描述金丝电爆炸产物的动力学行为,对金丝电爆炸过程进行了三维动力学仿真研究。结果表明,在储能电容为0.22μF,充电电压为3900V的条件下,金丝电爆炸产物的最大膨胀速度可达8913m·s^-1,在传播1.63mm后下降为3000~4000m·s^-1,该条件下的最大输出压力大于2.4GPa;数值模拟结果与试验结果的对比显示,计算所得电爆炸产物传播距离随时间的变化规律与实验结果基本一致,表明采用考虑能量补充项的JWL状态方程能够较好的描述金丝电爆炸产物的动力学行为,电爆炸产物膨胀过程中界面压强和密度的衰减规律能够用多项式函数描述。

激光冲击片雷管中飞片的结构优化及性能测试

为有效提升激光冲击片雷管的能量利用率,需对雷管中的飞片结构进行设计和优化。在对飞片进行结构设计的基础上,采用磁控溅射和扫描电镜(SEM)的方法完成了C/Al/Al2O3/Al飞片的制备和表征,获得了飞片各层的制备速率和表面形貌;采用光子多普勒测速系统(PDV)测试了不同参数C/Al/Al2O3/Al飞片的加速历程,发现在相同激光入射能量下,不同参数飞片的加速历程有所不同,设计制备的0.05/0.7/0.7/20.0μm复合飞片(Φ1.0mm)能量利用率最高,飞片速度达到2301 m·s-1。结合飞片各层材料的物理特性分析得到,石墨吸收层的反光系数、汽化能与导热性能,及Al2O3隔热层的表观致密度、电离势能和导热性能直接影响飞片的速度,而飞片加速时间与石墨吸收层较高的导热率相关。

冲击片雷管双裕度系数设计方法研究

为了提高冲击片雷管的设计可靠度,依据冲击片雷管的作用原理,以某型冲击片雷管为例分别计算了以输入刺激量、飞片速度等为特征参量的冲击片雷管裕度系数。结果表明,仅以输入刺激量表征产品设计裕度不能完全反映产品的可靠性状态,而辅助以飞片速度为特征参量的输出裕度系数则能更真实地体现产品的质量特性。提出了一种在雷管设计过程中同时考虑,以输入刺激量为特征参量的输入裕度系数和以飞片速度为特征参量的输出裕度系数的双裕度系数设计方法,来提高冲击片雷管裕度系数设计的科学性。

冲击片雷管中圆环形爆炸箔驱动飞片能力的试验研究

利用磁控溅射和光刻工艺制备了圆形爆炸箔,采用光子多普勒测速系统(PDV)对方形爆炸箔和圆环形爆炸箔进行飞片速度测试,并开展了圆环形爆炸箔特征尺寸对飞片动能和速度的影响规律研究。研究表明:相比方形爆炸箔,圆环形爆炸箔驱动飞片获得的飞片速度高;影响飞片动能的主要因素为圆环形爆炸箔面积和圆环宽度,飞片动能随着圆环宽度的减小相应增加,当圆环宽度为0.14mm时,飞片动能达到最大。