Page 5 - 《含能材料》优秀论文（2019年）
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                                                                 3.3  撞击安全性分析
                                                                     装药的撞击感度测试结果见表 2，表中 H 代表该
                                                                                                          0
                                                                 高度下无药柱起爆，H 为特性落高。由于实验模具以
                                                                                    50
                                                                 及 3D 打印设备的限制，实际得到的装药结构质量超
                                                                 过 实 验 标 准 ，最 终 打 印 成 型 的 装 药 结 构 质 量 为
                   a.  3 mm·s -1          b.  4 mm·s -1         （90±3）mg。为了具有对比性，所有的样品测试时，质

                                                                 量均为（90±3）mg，由表 2 可见，3 种复合结构均不同
                                                                 程度地降低了 CL‑20 装药的撞击感度，其中轴向/径向
                                                                 复 合 结 构 的 降 感 效 果 最 好 ，H 从 17.50 cm 提 高 到
                                                                                             50
                                                                 72.00 cm，分析原因为将不敏感炸药 TATB 作为缓冲
                                                                 物质包覆在 CL‑20 表面后可以减小 CL‑20 受到外界的
                   c.  5 mm·s -1         d.  6 mm·s -1
                                                                 冲击和摩擦，从而降低了撞击过程中的爆炸概率。因
            图 4 不同打印速度制备的装药结构微观形貌
            Fig.4  SEM images of charge structure prepared at various  此采用复合装药结构将有效降低 CL‑20 装药的感度。
            print velocities
                                                                 表 2  不同炸药的撞击感度
                                                                 Table 2  Impact sensitivity of various explosives

                                                                 explosive                 H 0 / cm   H 50 / cm
                                                                 rawCL‑20                  10.00      17.50
                                                                 rawTATB                   >100       >100
                                                                 axial direction structure  45.00     54.00
                   a.  15% binder        b.  20% binder          radial direction structure  20.00    28.00
            图 5  不同黏结剂比例的装药结构微观形貌                                axial and radial combined structure 60.00  72.00
            Fig.5  SEM images of charge structure prepared with various  Note： H 0 is the drop without detonation，H 50 is characteristic drop.
            binder ratios

            最终实验得出使用 20% 含量的黏结剂既能保证药柱                            4  结 论
            成型，又最大限度地保持了药柱的能量。
                图 6 为采用 0.5 mm 和 0.25 mm 口径的针头打印                    （1）以高能量的 CL‑20 和钝感的 TATB 为主体炸
            时得到药柱的 SEM 照片。由图 6 可见，用 0.25 mm 口                    药，以 GAP 和 N‑100 为黏结剂，采用 3D 打印技术制备
            径的针头打印得到的药柱其孔洞较少，更有利于药柱                              了轴向多层结构、径向多层结构和轴向/径向复合多层
            的成型，但小口径的针头也使含能体系难以挤出，增加                             结构 3 种 CL‑20/TATB 复合装药结构药柱。
            了打印的时间成本，因此不能使用口径过小的针头。                                 （2）研究了打印过程中的工艺参数对药柱微观形
            综合实验得出，使用 0.25 mm 口径的针头打印得到的                         貌的影响，确定了能够进行稳定打印的含能体系以及
            复合装药结构效果最佳。                                          药柱成型的工艺条件。当黏结剂含量为 20%，打印速
                                                                            -1
                综上，最终确定打印的工艺参数为：黏结剂含量                            率为 3 mm·s ，打印针头直径为 0.25 mm 时，打印出
                                 -1
            20%，打印速度 3 mm·s ，针头口径 0.25 mm。                       的药柱最稳定，成型性能最好。
                                                                    （3）落锤撞击实验表明，3 种复合装药结构均能
                                                                 提高药柱的 H ，其中轴向/径向复合结构的安全性最
                                                                             50
                                                                 高，其特性落高可以达到 72.00 cm，其次是轴向结构，
                                                                 径向结构的安全性最低。

                                                                 参考文献：
                    a.  0.5mm              b.  0.25mm            ［1］ Yu L，Jiang X，Guo X，et al. Effects of binders and graphite on
            图 6  不同口径针头打印的得到的装药结构微观形貌                                the sensitivity of ε‑HNIW［J］. Journal of Thermal Analysis and
            Fig.6  SEM images of charge structure prepared with various  Calorimetry，2013，112（3）：1343-1349.
            needle diameters                                     ［2］ Klapötke T M，Stierstorfer J. Triaminoguanidinium dinitramide‑


            Chinese Journal of Energetic Materials，Vol.27, No.11, 2019（931-935）  含能材料      www.energetic-materials.org.cn
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