Page 3 - 《含能材料》优秀论文(2019年)
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932 黄瑨,王军,毛耀峰,徐瑞娟,曾贵玉,杨志剑,聂福德
3D 打印技术制备了纳米级的 CuO/Al 药柱,并研究了 表 1 炸药体系配方
Table1 Compositions of explosive formulations g
该结构对铝热剂燃烧性能的影响。肖磊等 [12] 将熔融的
奥克托今(HMX)和三硝基甲苯(TNT)通过 3D 打印成 formulation explosive binders solvents
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型为圆柱体的药柱,该药柱平均密度 1.653 g·cm ,抗 1 5.00 GAP:0.7 Chloroform:3.0
N‑100:0.2 xylene:0.8
压效果提升。王敦举 [13] 等采用含能黏结剂缩水叠氮甘 GAP:0.85 Chloroform:3.5
2 5.00
油聚醚(GAP)和固化剂多异氰酸酯(N‑100)制备了一 N‑100:0.35 xylene:0.9
种稳定的 CL‑20墨水,打印成型后在 0.4 mm×0.4 mm 的
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小尺寸下也能进行稳定传爆。王晶禹 [14] 团队使用氟 针头,打印速率控制在 3~6 mm·s ,打印后的复合结
橡胶作为黏结剂混合亚微米 CL‑20 制备了含能油墨, 构药柱自然风干。
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该油墨爆轰性能优良,爆速达到 8079 m·s ,并且这种 由 表 1 可 知 ,含 能 体 系 的 配 方 1 中 炸 药 含 量 为
油墨配方中的 CL‑20 并未转晶。这些研究都为今后含 85%,黏结剂含量为 15%;配方 2 中炸药含量为 80%,
能材料 3D 打印的发展提供有力帮助。虽然 3D 打印 黏结剂含量为 20%,复合装药结构由这两种含能体系
技术适合进行复杂结构的制造,目前却鲜有应用该技 打印成型得到。
术进行复合装药结构研究的报道。 2.3 感度测试
为 此 ,本 研 究 以 CL‑20 和 TATB 为 炸 药 组 分 ,以 按 照 GJB772A-1997 方 法 601.2 对 相 同 质 量 的
GAP 和 N‑100 为黏结剂,制备了可供打印的 CL‑20、 CL‑20 装 药 、TATB 装 药 、CL‑20/TATB 复 合 装 药 结 构
TATB 含能体系,设计了轴向多层装药结构、径向多层 样 品 进 行 撞 击 感 度 测 试 ,落 锤 质 量 为 5 kg,药 量 为
装药结构和轴向/径向复合多层装药结构,采用 3D 打 (50±1)mg。
印成型技术制备了上述 3 种复合装药结构的 CL‑20/
3 实验结果与分析
GAP/N‑100 和 TATB/ GAP/N‑100 复合结构药柱,分
析了黏结剂含量、打印工艺(打印速率与打印针头尺 3.1 结构设计与制备
寸)对装药结构微观形貌的影响;通过落锤撞击实验研
基于 TATB 的钝感特性和核壳结构的高效降感机
究了装药结构的撞击感度。
制,将调控安全性的微观手段引用到设计宏观装药结
2 实验部分 构,利用 3D 打印技术将 CL‑20、TATB 两种炸药体系复
合成型,设计了图 1 所示三种 TATB/CL‑20 新型复合装
2.1 试剂与仪器 药结构。这些结构中,TATB 在外层作为 CL‑20 的缓冲
原料:微米级 ε‑CL‑20(粒度约 1 μm)、TATB(粒度 物质,降低热点产生概率,可使这些装药结构在保持高
约 1 μm),均为化工材料研究所提供;GAP,N‑100,工 能量的同时具有高安全性。
业级,黎明化工研究设计院有限责任公司;三氯甲烷, 图 1a是轴向多层结构,将高能敏感的 CL‑20炸药嵌
二甲苯,分析纯,成都科隆化工有限公司。 入到钝感 TATB 炸药层中间,在保持高能量基础上,可以
颗粒形貌分析:UItra55 型冷场发射扫描显微镜, 提高安全性;图 1b 是径向多层结构,在敏感 CL‑20 炸
加速电压 10 kV;发射电流 10 μA,德国 CarlzeissNTS
GmbH。
2.2 含能体系的制备
将超细 ε‑CL‑20、TATB 粉末(尺寸均在 1 μm 左右)
作为炸药成分,以 GAP,N‑100 作为黏结剂,三氯甲烷、
二甲苯作为溶剂,混合后构成含能体系,配方如表 1 所
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示。将混合物搅拌 20h,搅拌速率约 40 r·min ,使其
混合均匀并能够进行打印。用自制的 3D 打印机将搅 a. axial direc‑ b. radial direction c. axial and radi‑
拌好的含能体系在玻璃片上由下至上,由内至外打印 tion al direction
成型为装药结构,通过改变打印工艺参数,优化复合装 图 1 三种复合装药结构示意图
药结构。打印时使用 0.25 mm 与 0.5 mm 两种尺寸的 Fig.1 schematic diagram of the three charge structures
Chinese Journal of Energetic Materials,Vol.27, No.11, 2019(931-935) 含能材料 www.energetic-materials.org.cn