HMX基多组分PBX结构和性能的模拟研究

用分子动力学(MD)方法,对HMX基含少量TATB、F2311(粘结剂)和石蜡(钝感剂)的4组分PBX的结构和性能进行模拟研究。为细致考察各组分对主体炸药的作用,对2组分体系(HMX/TATB,HMX/F2311和HMX/石蜡)也进行类似的MD模拟。为深入揭示钝感机理和钝感剂的作用,还对HMX和石蜡超分子体系的相互作用进行量子化学第一性原理DFT计算。此外,对纯HMX及以它为基的多组分PBX的爆热和爆速进行了理论估算。结果表明,各PBX的弹性较纯HMX的有所改善,以粘结剂组分对主体炸药的力学性能影响最大。各组分的加入均或多或少地降低主体炸药的爆热和爆速。钝感剂与HMX的相互作用很弱,PBX的钝感性不是由电子结构因素所造成。多组分PBX的理论配方设计需综合考虑各种复杂因素。

HMX基PBX粒子速度测量的铝基组合电磁粒子速度计技术

为了精确测量奥克托今（HMX）基高聚物粘结炸药（PBX）冲击起爆过程的Lagrange粒子速度随时间的变化，采用与炸药阻抗匹配的铝基组合电磁粒子速度计实验技术，测量了3．07，4．14，7．81，8．12GPa入射压力下某HMX基PBX炸药样品中的Lagrange粒子速度随时间的变化。结果表明：铝基组合电磁粒子速度计时间响应快，感应单元冲击响应上升时间为20ns。不同起爆压力下获得HMX基PBX炸药样品中1～8mm深度处的Lagrange粒子速度随时间变化响应快、干扰小。

HMX/TATB基PBX的感度与表面形态的关系探索

报道了以 HMX/ TATB基的 PBX中 ,蜡的加入量和加入方式对配方的机械感度如撞击感度、摩擦感度、特性落高有明显的影响 ,但对配方的热感度如 5 s爆发点、10 0 0 s热爆炸临界温度影响不大。同时结合扫描电镜 (SEM)和光电子能谱 (XPS)的测试结果分析了造型粉的表面包覆形态和感度之间的关系。

HMX基和TATB基PBX爆轰波的拐角性能

为了研究HMX基和TATB基高聚物粘结炸药(PBX)爆轰波的拐角性能,采用蘑菇(Mushroom)试验测试了HMX基炸药(含95%HMX的PBX-Ⅰ,含85%HMX和7%TATB的PBX-Ⅱ)和TATB基炸药(含95%TATB的PBX-Ⅲ)在起爆直径7mm和10mm条件下的出射角、熄爆角及延迟时间。结果表明,在起爆直径7mm的情况下,PBX-Ⅰ的出射角(75.5°)略大于PBX-Ⅱ的出射角(74.4°),PBX-Ⅰ和PBX-Ⅱ的熄爆角均为90°,都能够发展为类似球形,显示HMX基PBX均有较好的拐角性能。在起爆直径10mm的情况下,PBX-Ⅱ的出射角为78.6°,熄爆角为90°,PBX-Ⅲ的出射角为16.1°,熄爆角为60.4°。对于HMX基PBX,随着起爆直径的增大,出射角增大。在HMX基PBX中加入TATB,出射角减小。当HMX全部用TATB代替,出射角显著减小,三种炸药的拐角性能优劣顺序为:PBX-Ⅰ>PBX-Ⅱ>PBX-Ⅲ。

微纳米HMX基PBX力学、导热性能及药片撞击感度

为了研究微纳米尺度下颗粒尺寸对于炸药撞击感度的影响规律及作用机制,将三种奥克托今(HMX,粒径为100~300 nm,1~2μm,10~20μm)基高聚物粘接炸药(PBX)造型粉压制成表观密度分别为1.74 g·cm^(-3)与1.50 g·cm^(-3)的PBX样品,研究了HMX粒径与表观密度对PBX样品压缩力学性能、导热性能以及药片撞击感度的影响。使用扫描电镜观察了样品受落锤撞击前后的微观形貌,并通过自行设计的试验装置测试了落锤撞击加载过程中样品的受力情况。结果表明,PBX样品的压缩强度、压缩模量、导热系数及热扩散系数均随HMX粒径的减小而显著增大。在相同表观密度下,PBX样品的撞击感度随HMX粒径减小而明显降低;对于含同种粒径HMX的PBX样品,撞击感度随表观密度的增加而略微升高。撞击作用下HMX粒径较大的样品主要发生孔穴压缩与颗粒破碎,HMX粒径较小的样品主要发生颗粒层的剪切滑移。在相同撞击条件下,作用于试样力的峰值随表观密度的增大或粒径的减小而增大。认为炸药颗粒细化所带来的撞击感度降低是细化后炸药内部孔隙尺寸减小、孔隙结构均匀化程度提高以及导热性能提升等因素共同作用的结果。

加速老化对RDX基压装PBX炸药性能的影响

为研究聚丁二烯橡胶(BR)粘结剂在老化过程中对黑索今(RDX)基压装高聚物粘结炸药(PBX)性能的影响,采用71℃高温加速老化试验,测试了老化前后药柱的质量、体积、真空安定性、力学性能和机械感度,利用扫描电镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)观察了炸药微观结构、元素含量和化学环境的变化情况。结果表明,经过高温长贮后,药柱体积和质量的变化率都小于1%,未见裂纹等明显缺陷;抗压强度增加74%,抗拉强度增加117%,撞击感度从8%降至4%,摩擦感度从18%降至8%;高温老化过程中炸药的安定性没有发生明显的变化。分析认为,在加速老化过程中,由于碳碳双键的不稳定性,药柱中的BR粘结剂发生氧化交联反应,使交联度提高,并受热软化、铺展,分布均匀化,使包覆和粘结效果增强,从而提高了炸药的力学性能并降低了机械感度。

HMX晶体和HMX/F_(2311)PBXs力学性能的MD模拟研究

用分子动力学方法,在295K NVT系综和COMPASS力场下,对环四甲撑四硝胺(HMX)晶体和F2311沿HMX(001),(010)和(100)晶面所构成PBXs模型的力学性能进行模拟研究.结果表明,加入F2311降低了HMX的刚性,增强了它的延展性.在HMX(100)面上添加F2311对提高体系的延展性较显著.为考察温度对力学性能的影响及其机理,在245～445K范围完成对HMX(100)/F2311PBX的MD模拟.力学分析表明,随温度增加HMX(100)/F2311的延展性呈抛物线变化规律,归因于F2311分子链的运动及其构象随温度的变化.

微/纳米HMX颗粒级配对PBX性能的影响

为了提升高聚物粘结炸药(PBX)的综合性能,通过颗粒级配的方式,将低感度的微米和纳米奥克托今(HMX)应用到压装型PBX中,采用溶液-水悬浮法制备了4种HMX基PBX造型粉,并压制成药柱。对不同微纳米颗粒级配的JO-1、JO-2、JO-3和JO-4样品(粗颗粒/微米/纳米HMX的质量比分别为100/0/0、60/35/5、60/30/10、60/25/15),观测其表面微观结构,测量组分含量、撞击感度、摩擦感度、热分解特性、抗压性能和爆速等参数,并进行对比分析和讨论。结果表明,当粗颗粒(d_(50)=100μm)/微米(d_(50)=1μm)/纳米(d_(50)=100 nm)HMX的质量比为60/30/10时,所制备的JO-3样品有最好的性能。与单一粗颗粒HMX基PBX的JO-1样品相比,JO-3样品表面更光滑,撞击感度降低了38.3%,摩擦感度降低了22.7%,自发火温度提高了5.17℃,抗压强度提高了46%,爆速提高了55 m·s^(-1),HMX基PBX的综合性能显著提升。