粒度和形貌及粒度分布对RDX安全和热分解性能的影响

采用溶剂/非溶剂法和筛分法,通过控制搅拌速度及溶剂与非溶剂温度差,制备了不同粒度、形貌和粒度分布的RDX粉末。利用激光粒度仪、扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对其进行了相应表征;利用撞击和摩擦感度试验、慢烤试验及DSC测试分别研究了不同粒度、形貌及粒度分布的RDX样品的安全性能和热分解特性。研究结果表明,粒度、形貌及粒度分布是影响RDX安全和热分解性能的重要因素。随着粒度的减小,RDX的机械和热感度显著降低。另外,窄粒度分布的RDX样品普遍具有更低的机械感度,而宽粒度分布的RDX样品通常具有更好的热稳定性。

CL-20/DNT共晶炸药的制备及其性能研究

以丙酮为溶剂,通过蒸发结晶法制得六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)/二硝基甲苯(DNT)共晶炸药。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和热重/差示量热法(TGA/DSC)研究了共晶炸药的形貌、结构和热分解特性,测试了CL-20/DNT共晶炸药的机械感度和5s爆发点温度,并计算了其爆轰性能。结果表明,共晶炸药的微观形貌不同于原料CL-20,呈条状晶体;衍射峰明显不同于CL-20/DNT物理混合物的衍射峰,表明有新物相生成。在DSC曲线上,CL-20/DNT共晶几乎没有DNT的熔化吸热峰,而CL-20/DNT物理混合物中有明显的熔化峰,且二者的放热峰峰形和峰位不同;与原料CL-20相比,共晶炸药的分解峰温提前了21℃,放热量(ΔH)和最大热流量(Qmax)分别增加了39%和104%。与CL-20/DNT物理混合物相比,共晶炸药的5s爆发点温度和表观活化能分别增加3.9℃和65.7kJ/mol,撞击感度降低88.9%,摩擦感度降低40%,说明共晶炸药热稳定性增强。CL-20/DNT共晶炸药的理论爆速达到8 340m/s。

纳米RDX的制备及其机械感度和热分解特性

采用溶胶-凝胶法,通过引入1,2-环氧丙烷作为Fe()离子的水解促进剂,在温和条件下制备了RDX/Fe2O3湿凝胶,经超临界干燥后得到纳米RDX/Fe2O3复合含能材料的气凝胶,再用稀盐酸将气凝胶中的无定形Fe2O3溶蚀后最终得到RDX纳米粒子。利用TEM、SEM、EDS、XRD和DSC对纳米RDX的微观形貌、表面元素组成、晶体结构和热分解特性进行了研究,并测试了RDX的机械感度。结果表明,制备的纳米RDX粒径约为60～90nm;纳米RDX的撞击感度略低于微米RDX,但其摩擦爆炸百分数却增加了54%;热分析结果表明,纳米RDX的分解放热峰较微米RDX提前了10.74℃,活化能降低了18020J/mol。

制备工艺对HMX机械感度和热分解特性的影响

采用对原料奥克托今(HMX)筛分、球磨和溶剂/非溶剂重结晶等三种方法,制备出了不同形貌和粒度的HMX粉末。利用激光粒度仪和扫描电子显微镜(SEM)对样品进行了表征,并进行了撞击感度、摩擦感度及DSC测试,计算了三种HMX样品的表观热分解活化能。结果表明,筛分法制备的HMX样品,随着样品d50的减小,其机械感度没有明显的变化规律;球磨法制备的HMX样品,随着样品d50的减小,其撞击感度降低、摩擦感度升高;溶剂/非溶剂法制备的HMX样品,随着样品d50的减小,撞击和摩擦感度均降低。球磨法制备的HMX热分解活化能的平均值为262.184kJ.mol-1,明显高于溶剂/非溶剂法(238.902kJ.mol-1)和筛分法(242.343kJ.mol-1)。

纳米AP/Fe_2O_3复合氧化剂的制备及其机械感度和热分解特性

利用溶胶一凝胶法，通过引入1，2-环氧丙烷作为Fe（Ⅲ）离子的水解促进剂，在温和、无毒的条件下制备了纳米AP／Fe2O3的湿凝胶，经超临界干燥后得到AP／Fe2O3纳米复合氧化剂的气凝胶。利用TEM、SEM、EDS和DSC对样品微观形貌、表面元素组成和热分解特性进行了研究，并测试了它们的撞击和摩擦感度。结果表明，该复合氧化剂具有纳米尺寸，其中AP粒度在50～90nm之间，Fe!03粒度约20nm。AP／Fe2O3撞击感度普遍高于纯AP撞击感度，但AP／Fe2O3摩擦感度低于纯AP摩擦感度。另外，AP／Fe2O3分解放热峰温度较纯AP有很大程度提前，放热量也显著增加，其中含90％AP的纳米复合氧化剂高、低温分解峰较纯AP分别提前了124．96℃和113．02℃．放热量增加了438．85％．

机械球磨法制备纳米HNS及其热分解性能

为细化六硝基茋(HNS),采用高能球磨法制备出了平均粒径为94.8 nm的纳米HNS炸药。用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、红外(IR)、X光电子能谱(XPS)、DSC-IR和5 s爆发点,进行了HNS样品的表征和分析。结果表明,球磨后炸药的微观形貌呈类球形,粒度呈正态分布。机械球磨作用并未改变HNS原有的晶型、分子结构、及表面元素,说明该制备纳米HNS方法十分可靠。纳米HNS热分解的表观活化能较原料HNS高12.4 kJ·mol^(-1),说明纳米HNS分子的活化需要更高的能量。纳米HNS被加热后分解成了大量的CO_2和少量H_2O,而N元素以非极性的N_2分子存在。纳米HNS的5s爆发点(T_(5s))较原料高12.2℃,说明纳米HNS具有更低的热感度。

1,2,3,4-丁四醇四硝酸酯的合成、表征和性能

以赤藓糖醇为原料,采用硝硫混酸硝化,制备了1,2,3,4-丁四醇四硝酸酯(ETN)。采用光学显微镜和扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、差热扫描量热法(DSC)以及感度试验方法研究了ETN的微观形貌、结构特征、热分解特性、爆轰性能和感度特性。结果表明,ETN呈无规则薄片状,具有硝酸酯基炸药的结构特点。在DSC曲线中有一个熔化吸热峰和一个宽化的放热峰,热分解活化能为187.05 kJ·mol-1。理论计算得到ETN的生成焓(506.9 kJ·mol-1)、爆速(8467.3 m·s-1)、爆热(8492 J·g-1)和爆压(34.5 GPa)。ETN的特性落高H50为18.1 cm、摩擦爆炸百分数为68%、5 s延滞期的爆发点为208.86℃,感度高于太安(PETN)(H50=25.3 cm)。

机械球磨法制备纳米TATB及其表征

采用高能机械球磨法制备出平均粒径为58.1 nm的纳米TATB。利用SEM分析表征了纳米TATB的微观形貌,并统计了纳米TATB的粒度分布。利用XRD、IR和XPS表征了纳米TATB的晶型、分子结构和表面元素等。采用DSC和DSC-IR联用系统对纳米TATB的热分解活化能和热分解产物进行了分析。结果表明,纳米TATB的表观热分解活化能(ES=341.2 k J/mol)相比原料TATB(ES=354.4 k J/mol)降低了13.2 k J/mol,说明纳米TATB的反应活性更高。纳米TATB的主要分解产物为CO_2,同时伴有一定量的N_2O和NO_2生成。热感度实验表明,纳米TATB的5 s爆发点(T5s)高于原料TATB的T5s,说明纳米TATB的热稳定性更高。

粒度及粒度分布对硝胺类炸药及其混合炸药安全性能的影响

粒度及粒度分布对硝胺类及其混合炸药安全性能的影响具有重要的研究价值。本文主要总结了国内外相关领域的研究现状,特别对一些新成果进行了详细的综述。着重讨论了RDX、HMX及CL-20粒度和粒度分布对其撞击、摩擦、冲击波以及起爆安全性能的影响。同时提出了当前研究中存在的问题以及今后的研究方向。

超细Si粉对Si/Pb_3O_4延期药热反应活性和摩擦感度的影响

采用机械球磨法,通过对球磨时间、介质流速等参数的控制,最终得到平均粒度d50=1.75μm的超细Si粉,并进行了粒度和SEM分析。结果表明,随着Si/Pb3O4延期药中超细Si粉含量的增加,其反应放热峰提前,放热量增加,但摩擦感度也相应增加。其中,超细Si粉含量为60%的样品不但具有较高的反应放热量,而且摩擦感度很低。因此,选定60%作为普通Si粉与超细Si粉在级配使用时最为合理的比例。

废旧B炸药组分在超临界二氧化碳中的溶解性及其分离工艺

采用高压相平衡法和紫外分光光度法测定了308.15～328.15K和8～23 MPa时废旧B炸药组分在超临界二氧化碳流体中的溶解度.结果表明,石蜡溶解度随温度和压力的升高而增大,最大溶解度为1.3922 g/gco2.TNT和RDX溶解度曲线存在一个转变压力pven,当压力小于pvert时,溶解度随温度增加而降低,当压力大于pvert 时,溶解度随温度的升高而增大.TNT的最大溶解度为7.42×10-3g/gco2,RDX的最大溶解度为8.035×10-5g/gco2.基于实验结果,提出了超临界技术分离废旧B炸药的工艺.

奥克托今在超临界二氧化碳中溶解性能研究

结合高压静态法和紫外分光光度法，确定以乙腈为参比溶液，建立了波长为227nm处HMX／乙腈溶液的工作曲线，测定出不同温度（308．15—328．15K）和不同压力（8～23MPa）下，HMX单质炸药在超临界二氧化碳流体（SC-CO2）中的溶解度曲线。结果发现：在相同温度下，HMX溶解度随着压力的升高而迅速增大，且高温阶段其溶解度的增幅比低温阶段的要大；在相同压力下，存在一个转变压力（Pvert=9MPa），当小于Pvert时，HMX溶解度随温度增加而降低，当大于Pvert时，其溶解度随温度升高而增大。本实验测定范围内，每克c0：最多可溶解135．727txgHMX。

高能球磨法制备超细ATH技术研究

采用高能行星式球磨机对氢氧化铝进行了超细化处理,对样品进行了粒度分析,考察了制备工艺中几种影响因素。结果表明,磨珠直径越大,对ATH的碎粉效率越高;磨珠进行级配后,特别是级配直径差越大的磨珠,对ATH微粉的粉碎效率越高;空磨(不添加磨珠)对细ATH原料的粉碎效果更好。

粉末药型罩材料及其工艺技术的研究进展

粉末药型罩的选材和制造工艺已成为国际冲击工程界的研究热点。本文主要总结了国内外相关领域的研究现状。着重讨论了适当引入W、Co、Ni、Bi、Ta等金属材料对以Cu粉为主体的粉末药型罩密度、成型、能量及破甲性能的影响,并且对比了相同材料、不同加工工艺对粉末药型罩微观结构和射流质量的影响。展望了粉末药型罩的发展方向和应用前景,认为通过对传统药型罩材料和工艺技术的改进来制造含能药型罩是粉末药型罩发展的主要趋势。

CMDB推进剂RDX填料表面包覆对其机械感度和力学性能的影响

为了改善RDX-CMDB推进剂的安全性能和力学性能,用一种含能高分子材料(记为HP-1)和一种胺类物质(记为AM)对RDX填料进行了表面包覆。用SEM和XPS对包覆样品的包覆效果进行了表征,对包覆前后RDX样品的撞击感度、摩擦感度及CMDB推进剂的机械感度和力学性能进行了测试和对比。结果表明,单独用HP-1包覆的样品机械感度没有明显变化;而随着AM用量的增加,样品的摩擦感度和撞击感度都有下降的趋势,当HP-1和AM的含量分别为1%和0.5%时,样品的特性落高升高了约17 cm,摩擦爆炸概率由92%降到58%。通过对RDX填料进行包覆,CMDB推进剂的撞击感度没有明显变化,而摩擦感度由58%降到4%,各个温度下的力学性能也得到了很大改善。

硝胺类炸药颗粒表面包覆的研究进展

以包覆材料为主线,对国内外硝胺类炸药(RDX、HMX和CL-20等)的表面包覆研究进行了综述。对多种包覆材料、包覆方法以及包覆机理进行了归纳总结,阐述了表面包覆对硝胺类炸药的分散性、机械感度以及对推进剂和发射药力学性能和燃烧性能的影响。并指出了今后研究工作中应注意的一些问题和研究重点。

核壳结构Ni(Cu,Co)/Al微纳米复合粒子的制备及其与Fe_2O_3的热反应性能表征

采用置换法通过对溶液中各种参数的控制,实现了在弱酸性条件下Ni(Cu,Co)3种纳米金属粒子在微米Al粉表面定量、快速地化学沉积,分别制备出核壳结构的Ni(Cu,Co)/Al3种微纳米复合粒子,并用SEM和XRD方法进行了相应表征。在此基础上,利用DSC分析研究了不同包覆物和升温速率对热反应性能的影响,用Kissinger法求解了热反应的表观活化能Ea,对比了传统微米级Al-Fe2O3混合物与Ni(Cu,Co)/Al-Fe2O3复合材料的热反应性能,同时分别提出了其相应的热反应机制。结果表明,通过对Al粉进行表面改性,其热反应性能明显增强,不同试样与Fe2O3的热反应活性依次为Ni/Al>Cu/Al>Co/Al>Al。同时,降低升温速率不利于热反应的进行。

Mechanism for thermite reactions of aluminum/iron-oxide nanocomposites based on residue analysis

Sol-gel method was employed to combine Al and iron-oxide to form nanocomposites （nano-Al/xero-Fe2O3 and micro-Al/xero-Fe2O3）. SEM, EDS and XRD analyses were used to characterize the nanocomposites and the results indicated that nano-Al and micro-Al were compactly wrapped by amorphous iron-oxide nanoparticles （about 20 nm）, respectively. The iron-oxide showed the mass ratio of Fe to O as similar as that in Fe2O3. Thermal analyses were performed on two nanocomposites, and four simple mixtures （nano-Al＋xero-Fe2O3, nano-Al＋micro-Fe2O3, micro-Al＋xero-Fe2O3, and micro-Al＋micro-Fe2O3） were also analyzed. There were not apparent distinctions in the reactions of thermites fueled by nano-Al. For thermites fueled by micro-Al, the DSC peak temperatures of micro-Al/Xero-Fe2O3 were advanced by 68.1 ℃ and 76.8 ℃ compared with micro-Al＋xero-Fe2O3 and micro-Al＋micro-Fe2O3, respectively. Four thermites, namely, nano-Al/xero-Fe2O3, nano-Al＋micro-Fe2O3, micro-Al/xero-Fe2O3, and micro-Al＋micro-Fe2O3, were heated from ambient temperature to 1020 ℃, during which the products at 660 ℃ and 1020 ℃ were collected and analyzed by XRD. Crystals of Fe, FeAl2O4, Fe3O4,α-Fe2O3, Al,γ-Fe2O3, Al2.667O4, FeO andα-Al2O3 were indexed in XRD patterns. For each thermite, according to the specific products, the possible equations were given. Based on the principle of the minimum free energy, the most reasonable equations were inferred from the possible reactions.

核-壳结构Cu/Al微纳米复合材料与WO_3的热反应性能

采用置换法通过对溶液浓度的控制实现了纳米Cu颗粒在微米Al粉表面定量、快速地化学沉积,制备出核一壳结构的Cu/Al微纳米复合粒子,并用SEM、EDS和XRD技术进行表征.在此基础上,利用DSC分析了Cu/ Al-WO_3的热反应性能,对比了Al-WO_3与Cu/Al-WO_3在不同化学配比下的热反应历程,同时分别提出了其相应的反应机理.实验结果表明,Cu/Al微纳米复合材料与WO_3的热反应活性明显高于传统微米级Al粉,并且在还原剂Cu/Al轻微过量时该热反应达到最佳效果.通过对Al粉表面改性,热反应的活化能降低了68.185 kJ·mol^(-1).

HTPB／HMX复合粒子的制备及其机械感度研究

为了降低奥克托今(HMX)的机械感度,以端羟基聚丁二烯(HTPB)和甲苯二异氰酸酯(TDI)为包覆材料,采用相分离法对HMX颗粒进行了表面包覆,制备了HTPB/HMX复合粒子。采用SEM和XPS对包覆样品进行表征,对包覆前后样品的机械感度进行测试和对比。探讨了包覆工艺对包覆效果和机械感度的影响,并分析了包覆机理和钝感机理。结果表明,当用HT-PB和TDI同时包覆时,样品易出现大块粘连,摩擦感度降低,而撞击感度不降反升。经1%(质量分数)HTPB包覆后,HMX的摩擦爆炸概率P由100%降至46%,特性落高H50由32.5 cm降至28.6 cm。而先用HTPB包覆再用TDI包覆时,样品的流散性良好,包覆层均匀,机械感度明显降低;当HTPB的包覆量为1%时,H50可升高到45.7 cm,P可降至32%。