准静态拉伸下PBX力学性能的三维细观模拟

为了研究PBX在准静态拉伸下的力学响应行为,探索细观结构对力学性能的影响规律及机制,采用有限元计算方法,结合双线性内聚力模型,基于自编程序构建的PBX三维细观模型,研究了在单轴拉伸条件下颗粒体积分数、颗粒尺寸以及界面性能3个细观参数对PBX力学性能的影响。结果表明,三维模拟获得的宏观力学性能与实验数据能够较好吻合。此外,还发现颗粒体积分数增加会导致杨氏模量显著增加,同时也会导致抗拉强度升高,颗粒体积分数从61.2%增加至95.6%使得抗拉强度升高了38.9%,增加颗粒尺寸则会导致抗拉强度降低,颗粒尺寸从120μm增加到160μm,使其抗拉强度降低了13%;界面性能对抗拉强度的影响最为显著,当界面强度从0.5MPa升至5MPa时,抗拉强度从2.58MPa升至6.82MPa,说明相比于颗粒体积分数及尺寸,改善界面性能是提升PBX抗拉强度更为有效的方法。

高聚物添加剂对B炸药撞击感度和作功能力的影响

为研究添加剂对B炸药撞击感度和作功能力的影响,分别添加123树脂、聚酯纤维和热塑性弹性体VP-401制备改性B炸药。进行了样品的大药片撞击感度试验、苏珊试验和圆筒试验,获得改性B炸药的撞击感度和作功能力变化。讨论了压缩弹性和韧性对改性B炸药撞击感度的影响,以及添加剂含量对作功能力的影响。结果表明,加入1%的123树脂能显著改善B炸药压缩和拉伸的弹性及韧性,其爆炸反应阈值高度提高了3 m,撞击感度明显降低。加入123树脂的改性B炸药仍属于强度较低的炸药,在苏珊弹撞靶至破碎炸药爆炸前的几百微秒范围内,炸药随壳体发生塑性变形过程中已发生破碎,其破碎程度严重影响炸药的爆炸百分数,即相对释放能。与B炸药的作功能力比较,径向膨胀距离5 mm和19 mm处,添加1%123树脂的B炸药的作功能力分别降低了4.6%和1.24%。

装药密度小幅变化对三氨基三硝基苯基聚合物粘结炸药短脉冲冲击起爆特性的影响

为了研究炸药密度的小幅差异对其短脉冲冲击起爆特性的影响程度和规律,利用爆炸桥箔加载技术(电炮)结合激光干涉测速技术对不同密度的某三氨基三硝基苯(TATB)基聚合物粘结炸药(PBX)开展了短脉冲冲击起爆实验研究。结果表明:TATB基PBX炸药的密度在其正常值1.895 g/cm^3上下变化0.01 g/cm^3,即从1.885 g/cm^3变化到1.905 g/cm^3,其起爆的能量阈值相应从5.38 GPa^2·μs增大到8.20 GPa^2·μs,炸药对短脉冲冲击变得更钝感。由此可见,在实际应用中将炸药密度的一致性至少保持到百分位十分必要。

慢烤试验中PBX-6炸药件的响应特性（英文）

为了解缓慢加热对炸药件安全性的影响,分别开展了PBX-6粉末炸药样品在压力1 MPa和0.101 MPa、升温速率2℃·min^(-1) 和5℃·min^(-1) 的DSC分析,以及SR50mm PBX-6半球炸药件在55℃、140 d的加速老化试验。设计了Φ100 mm球形炸药件的慢烤试验装置,对球形S-1~#和S-2~#试样进行了升温速率分别为2℃·min^(-1) 和5℃·min^(-1) 的慢烤试验。通过热电偶和温度测试系统记录测量位置的温度变化,结合冲击波超压和试验残余物对比分析试验结果,探讨慢速烤燃行为与热分解特性的关系,综合评估PBX-6炸药件在缓慢加热条件下的安全性。结果表明,升温速率2℃·min^(-1) 时,S-1~#试样的爆燃时间为8373 s,爆响温度为218.5℃,爆燃反应较弱。升温速率5℃·min^(-1) 时,S-2~#试样的爆燃时间为4074 s,爆响温度为224.9℃,冲击波超压为21.8kPa,爆燃程度较大。即升温速率越大,试样的爆响时间越短,爆响温度越高,爆燃程度越大。

加速老化PBX-6炸药的烤燃实验研究

为研究老化对HMX基塑料黏结炸药(PBX-6)制件热安全性的影响,分别开展了半径50mm的PBX-6炸药件在温度65℃、时间180d和365d以及温度55℃、时间140d和365d的加速老化试验;设计Φ100mm炸药件的快烤和慢烤试验装置;一个烤燃弹由2个半径50mm PBX-6炸药件组成;对未老化、经不同温度和时间加速老化的炸药件,进行了快烤试验和慢烤试验;讨论了加热方式和加热速率对烤燃温度和烤燃时间的影响,评估了老化PBX-6炸药件在火烧刺激或缓慢加热下的安全性。结果表明,快速烤燃试验中,炸药件经温度65℃老化365d后,其烤燃温度从311.2℃下降到260.4℃;PBX-6炸药件加速老化时间越长,其烤燃时间越短,烤燃温度越低,爆燃后对烤燃弹外壳和圆筒的破坏程度更大;在加热速率2℃/min的慢速烤燃试验中,炸药件经温度55℃老化140d和365d后,其烤燃温度分别为218.5℃和211.9℃。随着PBX-6炸药件加速老化时间增加,其烤燃时间和烤燃温度均减少。随加热速率上升,加速老化PBX-6炸药件的烤燃时间缩短,而烤燃温度升高;无论快烤试验或慢烤试验,由于PBX-6炸药件加速老化后,密度减少和热稳定性降低,导致老化PBX-6炸药件的烤燃时间减少,烤燃温度降低,烤燃弹的热安全性下降。

硼铝金属化炸药的制备及性能表征（英文）

以奥克托今(HMX)为基,加入氧化剂高氯酸铵(AP)、硼铝复合粉和粘结剂端羟基聚丁二烯(HTPB),设计和制备硼铝金属化炸药。用扫描电子显微镜(SEM)观测了硼粉、铝粉及硼铝复合粉的外观形貌;用热重-差示扫描量热(TG-DSC)分析了奥克托今(HMX)和高氯酸铵(AP)对硼铝粉热氧化特性的影响,对硼铝粉的反应动力学机理进行了深入了解;为掌握金属化炸药对各种外界能量刺激的安全性以及传播爆轰波的能力,测试了硼铝金属化炸药的撞击感度、摩擦感度、电火花感度、雷管起爆感度和起爆特性。结果表明,硼铝复合粉中,球形Al粉的表面有许多小颗粒的硼粉;在室温~1000℃范围和N2气氛下,虽然压力对HMX和AP的热分解峰温有影响,但是,Al粉和B粉仅发生部分氧化,不能燃烧;硼铝金属化炸药的撞击感度为60%~80%,摩擦感度均为100%,电火花感度为3.83~6.40 kV,可以用8#工业雷管直接起爆,表明无粘结剂的硼铝金属化炸药感度较高,使用钝化HMX和AP后其感度明显降低,添加聚氨酯粘结剂后其感度进一步下降,当聚氨酯粘结剂含量为20%时,HMX基硼铝金属化炸药的撞击感度小于10%,摩擦感度小于30%,显示能满足混合炸药制备及加工工艺的安全要求;此外,直径Φ50 mm的硼铝金属化炸药可以用8#工业雷管直接起爆,能稳定传播爆轰波。

疑似危险物的鉴定与评估

为配合公安机关对疑似危险物进行鉴定和评估,由国家颁布的国家标准《化学品物理危险性测试导则》和《GB/T 13226-1991工业雷管铅板试验方法》,被系统地应用于危险物的爆炸性试验鉴定与评估标准。其中,联合国隔板试验1(a)、克南试验1(b)和时间/压力试验1(c)用于鉴别危险物是否具有爆炸性;雷管敏感度试验5(a)用于确定危险物对强烈机械刺激的敏感度;铅板试验用于鉴定各种火雷管、电雷管和导爆管雷管是否具有爆炸性。利用上述试验方法,对硝酸铵(AN)和高氯酸铵(AP)样品,以及某公安机关缴获的疑似黑火药和导火索、疑似硝铵炸药、疑似电雷管和火雷管等危险物,进行了燃烧性或爆炸性的鉴定和评估。结果表明,AN不能用工业雷管起爆,AP以及与AN的混合物均具有爆炸性,能用工业雷管起爆,验证了该爆炸性试验鉴定与评估标准的有效性。疑似硝铵炸药可用联合国隔板试验1(a)鉴别出是否具有爆炸性,疑似黑火药和疑似导火索可用燃烧试验定性鉴别出是否具有燃烧性,疑似电雷管和疑似火雷管可用铅板试验鉴别出是否具有爆炸性。

磁驱动飞片加载下纯铁的冲击相变和层裂特性

使用磁驱动装置CQ-4发射紫铜飞片对纯铁样品进行一维平面应变加载,采用高精度激光位移干涉仪(DPS)记录飞片和样品的自由面速度历史。结果显示,当纯铁样品在加、卸载过程中有αε相变发生时,样品的层裂强度达到3.4GPa,比已报道的未发生相变的纯铁的层裂强度(1.2~1.9GPa)有明显提高,其原因可能是纯铁材料在经历αε可逆相变时,内部晶格产生了大量的位错。通过分析样品的自由面速度历史,判断出样品发生了自由面浅表层裂现象。在对飞片和样品中的应力波系进行分析时,若只考虑塑性波和相变波在界面的反射稀疏波与飞片传入样品靶中的稀疏波之间的相互作用,将无法解释实验观测到的自由面浅表层裂现象,因此该现象可能与纯铁样品在逆相变过程中产生稀疏冲击波有关。