Page 4 - 《含能材料》优秀论文（2019年）
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TATB/CL‑20 复 合 装 药 结 构 的 3D 打 印 成 型 技 术                                                           933

                                                                                                      -3
            药径向外围形成钝感 TATB 的包覆层，可防护外界的                          92.4 mg，平 均 装 药 密 度 为 1.644 g·cm ；图 2d 是
            热与挤压刺激，提高装药的安全性；图 1c 是轴向/径向                         TATB/CL‑20 径向多层装药，药柱直径 8 mm，CL‑20 中
            复合结构，这种装药结构类似微观粒子的核壳包覆结                             心直径为 2 mm，内环内径 4 mm，外径 6 mm，单层高度
                                                                                                              -3
            构，钝感的 TATB 炸药将敏感的 CL‑20 炸药包覆在内                      约 0.25 mm，平均质量 86.5 mg，平均密度 1.672 g·cm ；
            部，达到高效的包覆和降感效果。                                     图 2e 是轴向/径向复合多层装药结构，药柱直径 8 mm，
                采用 3D 打印技术可控制备了 CL‑20、TATB 以及                   CL‑20 部 分 直 径 5 mm，层 高 约 0.25 mm，平 均 质 量
                                                                                             -3
            3 种 TATB/CL‑20 复合装药结构，其实物如图 2 所示，                   87.4 mg，平均密度 1.650 g·cm ；由于感度实验的需
            图 2a、图 2b 分别为 CL‑20 与 TATB 的单一组分结构药                 要，药柱打印得较小，但 TATB/CL‑20 的含量、单层厚
            柱；图 2c 是轴向多层结构的 TATB/CL‑20 复合装药结                    度、药柱的直径和高度都可以调节和控制。
            构，药柱直径 8 mm，单层高度约 0.25 mm，平均质量










                                    a.  CL‑20 column                                  b.  TATB










                         c.  axial direction           d.  radial direction     e.  axial and radial combined
            图 2  CL‑20、TATB 以及 3 种 TATB/CL‑20 复合装药结构实物图
            Fig.2  Photos of CL‑20、TATB and three composite charge structures for TATB/CL‑20


                为了分析复合装药结构的两组分是否结合紧密，
            选取 CL‑20 与 TATB 结合的部分进行 SEM 表征，得到
            的形貌结果如图 3 所示。由图 3 可见，CL‑20 与 TATB

            含能体系颗粒均为类球形结构，二者有着明显的分界
           （图中蓝线所示），同时两种组分在打印后紧密结合，说
            明装药结构的两种组分未分离，结构稳定。由于两种                                     a.  surface          b.  section of CL‑20
            含能体系选用的是同种的粘合剂，它们能够共溶，即便
            选用的炸药不同，它们在结合处也没有出现缝隙。
            3.2  打印工艺以及黏结剂含量对药柱微观形貌的影响
                                                  -1
                图 4 为打印速度分别为 3，4，5，6 mm·s 时得到装
            药结构内部截面的 SEM 照片，图中显示出含能体系颗粒
            间存在许多孔洞，这是药柱干燥后溶剂挥发所产生的。
                                                                     c.  section of TATB   d.  section of interface
            随着打印速度的增加，孔洞的数量逐渐增多，这不利于
                                                                图 3 TATB/CL‑20 复合装药结构形貌
            药柱的成型，较低的速度能够保证药柱的稳定成型，但                            Fig.3  SEM images of TATB/CL‑20 composite charge structure
            也会使制备复合结构的时间成本增加。实验得出采用
                   -1
            3 mm·s 的速度打印，可使药柱快速稳定成型。                            例将减少颗粒间的孔洞，因为黏结剂占据了这些空间，
                图 5 为使用 15%（配方 1），20%（配方 2）比例黏结                 但增加黏结剂比例同时也造成炸药比例的减少，从而
            剂时药柱的 SEM 照片。由图 5 可知，提高黏结剂的比                        降低了药柱的能量，较少的黏结剂则无法使药柱成型，


            CHINESE JOURNAL OF ENERGETIC MATERIALS              含能材料               2019 年  第 27 卷  第 11 期 （931-935）
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