BPN组分粒径对Slapper-BPN型EFDI发火感度的影响

为了研究硼/硝酸钾(BPN)组分粒径对Slapper-BPN型爆炸箔爆燃点火器(EFDI)发火感度的影响,设计并制备了由不同粒径的硼粉和硝酸钾组成的多个BPN配方,采用激光粒度仪表征了硼粉的粒径,讨论了硼粉粒径数量分布和体积分布的特点;通过扫描电镜(SEM)获得硝酸钾粒径对BPN药剂界面形貌的影响;根据差示扫描量热法(DSC)数据,计算了不同配方BPN的指前因子、表观活化能、最低热解温度和热爆炸临界温度,分析了BPN组分粒径对其动力学性能的影响;根据兰利法获得了不同配方BPN的临界发火电压及标准误差,讨论了BPN动力学性能和药剂界面形貌对其发火感度的影响。结果表明,BPN组分粒径主要从BPN的热分解性能和药柱界面形貌影响EFDI发火感度;BPN组分粒径变大,会使BPN药剂的最低热解温度变高,从而降低了EFDI发火感度;BPN组分粒径变小,改变了BPN药柱界面形貌,会使BPN药柱颗粒堆积更密实,减小药剂颗粒空隙,阻碍BPN的传火传热通道,在低密度装药条件下,会明显降低EFDI发火感度。因此,硼粉粒径一致性对低密度BPN发火感度的标准差具有一定影响。

多点起爆技术及应用研究进展

综述了爆炸网络多点起爆技术和直列式多点起爆技术的发展,介绍了爆炸网络多点起爆技术的多点同步爆炸网络和多点逻辑爆炸网络的应用现状,分析了两者的优势及不足;对比了直列式多点起爆技术的国内外研究现状,讨论了多点起爆点数、起爆方位参数对多点起爆系统性能的影响,指出多点起爆技术未来研究方向为:多点起爆精确控制方法研究,多点起爆装置模块化与集成化研究,低成本多点起爆技术研究,复杂环境下多点起爆系统安全性与可靠性研究。

低成本爆炸箔起爆器系统技术研究

为了开发适用于民用爆破的低成本爆炸箔起爆器系统,以高压开关为切入点开展研究,设计、制作了基于串联陶瓷气体放电管的低成本高压开关,并结合前期研制的低成本集成爆炸箔芯片和微流控重结晶六硝基茋(HNS)炸药技术,开展了爆炸箔电爆特性、电爆炸等离子体驱动飞片、飞片冲击起爆HNS炸药等研究。研究结果表明:低成本爆炸箔起爆器系统可以在0.30μF、1.5 kV条件下成功起爆细化HNS炸药。为爆炸箔起爆器系统技术在民用爆破领域的应用提供了技术支撑。

直列式爆炸箔点火及相关技术研究进展

从直列式点火系统构成、许用点火药硼-硝酸钾(Boron-Potassium Nitrate,BPN)的燃烧机理和新制备工艺以及国内外直列式爆炸箔点火相关标准三个方面,综述了直列式爆炸箔点火及相关技术的发展现状及应用。直列式点火系统有多功能多任务需求,因此作为控制模块的电子安全与解除安保装置呈现出编程寻址、多点协同的发展趋势,系统中各元件通过小型化和低能化减少系统装置所占空间。BPN通过新制备工艺进行组分粒度微纳米化,生成核壳结构,优化BPN燃烧性能、吸湿性和安定性等。总结并对比了国内外直列式爆炸箔点火相关标准。分析了直列式爆炸箔点火尚需研究的问题:冲击片直接点火BPN机理和BPN组分粒度对冲击点火感度的影响;BPN隔板点火的影响因素和规律;多种隔板点火结构的性能比较;BPN新制备方法及其对性能的优化。

RDX塑性炸药的爆电耦合效应

为了寻求一种新的提高炸药输出性能的途径,对外界电能与炸药自身爆炸能量耦合进行了研究,设计、组建了爆电耦合试验装置,选取平板RDX塑性炸药为研究对象,以爆速仪测量的爆速和光子多普勒测速技术测量的爆压作为爆电耦合增益的主要表征参量,研究爆电耦合对炸药输出性能的影响。通过分析炸药爆电耦合过程中的电学性能,定性地分析了爆电耦合效应的反应历程,并提出了RDX塑性炸药爆电耦合效应的可能作用机理。研究结果表明:爆电耦合效应可以有效地将电能沉积到炸药爆炸的反应区中,在保证其余条件相同的前提下,爆电耦合效应对RDX塑性炸药的爆速、von Neumann峰值压力和Chapman-Jouguet压力均有一定的提升。通过对爆电耦合的理论和试验研究,提出了一种增强炸药输出性能的方式,对炸药性能提升研究具有一定的理论价值和指导意义。

PCB基密封并联平面触发火花隙开关的设计及性能

为了提高爆炸箔起爆系统(exploding foil initiator system,EFIs)的作用可靠性,减小系统体积、降低系统成本,采用印制电路板(printed circuit board,PCB)工艺设计了一种密封并联平面触发火花隙开关(planar triggered spark-gap switch,PTS)。根据三电极的结构设计参数,采用PCB工艺批量制备了PTS,单只并联PCB-PTS的尺寸为13.5 mm(l)×7.5 mm(w)×2.5 mm(h)。基于显微计算机断层扫描重建了开关的立体和断面图像,结果显示PCB工艺满足开关的加工精度需求。开展了电极间隙的静电场分布仿真以解释开关的导通过程,并且据此计算了开关的理论自击穿电压(self-breakdown voltage,USB)。开关的电气性能测试表明:(1)并联PCB-PTS的USB略低于理论计算值,约为2000 V;(2)在大约50%~95%的USB范围内开关均能被可靠触发工作,并且电流上升时间稳定在约121.8 ns,峰值电流大于1500 A,满足EFIs的使用特性需求。最后,将该开关应用于爆炸箔起爆器(exploding foil initiator,EFI)进行发火实验,在0.22μF/1400 V的放电条件下,成功起爆了HNS-Ⅳ炸药。

非晶合金新型换能元材料性能初探

为论证非晶合金作为新型换能元的可行性,设计制作了桥丝式非晶合金换能元,采用DSC热分析方法研究构成组分对非晶合金材料释能效果的影响,通过实验探究了非晶合金桥丝换能元在恒定电流激发下的电热温度响应、电阻温度系数变化以及电容放电激发的电爆特性。结果表明,非晶合金是一种亚稳态的含能材料,在晶化过程中释放能量。桥丝式非晶合金换能元具有电阻负温特性,电阻相对变化率为6.38%,电热换能功率可提高17.5%,与电阻-温度线性变化的镍-铬桥丝换能元相比,表现出更优良的释能效果。研究初步论证了非晶合金作为新型换能元材料的可行性,为电火工品换能增效技术发展提供了新方案。