CHINESE JOURNAL OF ENERGETIC MATERIALS
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不敏感含能材料与安全弹药 特邀专题

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    • 《含能材料》创刊三十周年

      2023, 31(10):1088-1096.

      摘要 (166) HTML (108) PDF 8.12 M (1671) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • 安全弹药的发展思路与技术途径

      2023, 31(10):1079-1087. DOI: 10.11943/CJEM2023165

      摘要 (847) HTML (255) PDF 1.02 M (3565) 评论 (0) 收藏

      摘要:武器弹药的安全问题十分重要,关乎装备的生存力和战斗力。弹药面对的复杂恶劣环境,对弹药安全性提出更高要求,发展安全弹药是必由之路。弹药安全性主要取决于固有安全性和安全性增强技术。不敏感炸药是提高弹药固有安全性的关键途径,装药和结构增强与防护是提高弹药安全性的重要手段。为满足弹药高毁伤威力和安全性要求,需要从炸药的分子、晶体、混合体系等多尺度结构上平衡协调炸药高能量与不敏感之间的突出矛盾;装药结构、弹体弱链结构和防护增强等安全性增强技术可有效控制弹药装药意外点火和反应烈度及其演化,进一步提高弹药在异常环境及事故条件下的安全性。为此,提出了安全弹药系统设计思路与技术方法:加强不敏感炸药多尺度材料设计与性能调控基础,补齐装药结构与防护增强及装药异外点火反应控制短板,探索发展材料—结构—功能一体化设计。

    • 典型含能材料的球形化研究进展

      2023, 31(10):1068-1078. DOI: 10.11943/CJEM2023120

      摘要 (493) HTML (232) PDF 2.02 M (3079) 评论 (0) 收藏

      摘要:含能材料的球形化可以显著提升炸药晶体的加工及应用性能。基于目前国内外对典型含能材料球形化技术的相关研究,从结晶策略角度综述了球形单晶体、球形聚结晶体以及球形分支晶体的研究进展。重点介绍了各球形产品的结晶工艺、球形化机理及降感效果。指出球形产品具有流动性好、堆密度高、感度低的特点,应用潜力巨大,建议结合晶体工程思维,建立各典型含能材料结晶基础数据库、强化在线过程监测、完善模型计算以及多学科交叉研究,为含能材料球形化结晶工艺精确调控和工业生产提供指导。

    • DNTF基层状复合温压装药爆炸过程及能量释放特性

      2023, 31(10):1041-1048. DOI: 10.11943/CJEM2023038

      摘要 (197) HTML (113) PDF 1.94 M (1840) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)对层状复合温压装药爆炸释能过程的影响,制备了外层装药具有不同铝粉含量(60%~94%)和不同DNTF含量(0~40%)的多种双层复合装药,采用密闭罐体进行了氮气与空气环境下的爆炸试验,并基于准静态压力与有效机械能的关联性,获得了装药在不同反应阶段的输出能量,同时结合爆炸火球的演变,分析了不同装药的铝粉后燃烧过程。结果表明,当外层装药的DNTF为40%时,其被冲击分散后,散布的DNTF颗粒极易点火并迅速增长,提升了铝粉无氧燃烧速率与云团边缘铝粉有氧燃烧速率,爆轰及无氧燃烧释放的机械能之和比同组分均匀装药提升12%;当外层装药中的DNTF由同比例的聚四氟乙烯(PTFE)替代时,铝粉抛撒后的燃烧速率大幅降低,与外层装药含DNTF的复合装药相比,释放的总机械能下降约22%,冲击波超压、温度也下降显著;当外层装药全部为铝粉时,高浓度的铝粉云团发生持续时间长且剧烈的有氧燃烧,释放的总机械能下降仅为5%,但爆轰及无氧燃烧释放的机械能之和却下降32%,冲击波超压峰值下降幅度较大。可见,复合装药外层中的DNTF组分对于提升铝粉云团的燃烧速率及爆炸早期的能量释放速率具有重要作用。

    • 温湿双因素加载下超细LLM-105固相熟化行为

      2023, 31(10):994-1003. DOI: 10.11943/CJEM2023086

      摘要 (204) HTML (97) PDF 2.49 M (1847) 评论 (0) 收藏

      摘要:超细2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物(LLM-105)具有安全性好、冲击起爆阈值低等特点,在起爆传爆序列方面具有广阔应用前景。固相熟化是超细LLM-105贮存使役过程中的主要老化行为,会导致粒径长大、性能劣化。温度、湿度是影响固相熟化的重要环境因素,但影响机制尚不清晰。为此,研究采用原位小角X射线散射(SAXS)、扫描电子显微镜(SEM)和原位原子力显微镜(AFM)等方法,捕捉不同温湿度环境下超细LLM-105颗粒结构演化行为,分析其固相熟化机制。结果表明:超细LLM-105在120 ℃下老化30 d后发生了明显的固相熟化,比表面积(SSA)下降了41.6%,熟化机制以奥斯特瓦尔德熟化(Ostwald Ripening,OR)为主导,伴随斯莫鲁霍夫斯基熟化(Smoluchowski Ripening,SR)。湿度通过促进OR显著加速超细LLM-105固相熟化,在60 ℃、90%相对湿度下老化30 d,SSA下降35.8%。

    • RDX含量对改性双基推进剂热安全特性的影响

      2023, 31(10):1026-1034. DOI: 10.11943/CJEM2022194

      摘要 (253) HTML (97) PDF 1.74 M (1816) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究改性双基推进剂的热安全特性,采用差示扫描量热法(DSC)对黑索今(RDX)含量分别为0,18%,46%和54.6%的改性双基推进剂的热分解行为进行了研究,得到了升温速率2,5,10 ℃·min-1和20 ℃·min-1下的热分解温度。通过热反应动力学分析计算了其表观活化能、指前因子、反应速率、吉布斯自由能、活化焓及活化熵,分析了RDX含量对双基组分及表观活化能的影响规律。通过慢速烤燃和5 s爆发点试验得到不同RDX含量改性双基推进剂的响应特性。结果表明,配方中RDX含量为18%时,表观活化能最大,慢速烤燃和5 s爆发点响应温度和响应剧烈程度最低;随着RDX含量的增加,DSC第一分解峰温后移,表观活化能降低,双基推进剂的慢速烤燃响应温度向高温方向移动,体系热敏感性降低,但响应等级随之提升;当RDX含量在46%及以上时,响应等级为爆炸,不能通过慢速烤燃试验考核;5 s爆发点温度随着RDX含量的增加向高温方向移动,且上升趋势较为明显,改性双基推进剂的热安定性有所提升。

    • 药型罩形位偏差对聚能装药射流成型及其破甲过程影响

      2023, 31(10):1049-1058. DOI: 10.11943/CJEM2022292

      摘要 (208) HTML (107) PDF 2.58 M (1759) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究药型罩形位偏差对聚能装药射流成型及其破甲过程影响,采用经脉冲X光摄影试验和侵彻深度试验验证的数值模型,探究了药型罩偏移量在0~0.05Dk范围内时罩表面压力分布情况、射流成型参数及侵彻深度的演化规律,获得满足良好射流性能的药型罩偏移量允许范围,并揭示了药型罩偏移与偏斜耦合情形下射流形态及横向速度的变化规律。结果表明:药型罩偏移影响了t=10 μs和t=12 μs时刻(压垮过程中期和中后期)罩表面压力的旋转对称分布,而t=4 μs和t=14 μs(压垮过程早期和后期)几乎不受影响;药型罩偏移量为0.0125Dk时,射流保持着良好的准直性和连续性,侵彻深度较轴对称情况下降了6.6%;当药型罩偏移量超过0.0125Dk后,射流形态呈弓形状,弯曲严重时将会发生断裂,且侵彻深度下降百分比均超过10%;当药型罩偏斜角为-0.015α,偏移量由0向-0.0125Dk变化时,射流弯曲方向发生改变,弯曲程度呈先减后增的趋势变化。

    • 点火具装药状态对其工作过程能量释放特性的影响规律

      2023, 31(10):1013-1025. DOI: 10.11943/CJEM2023029

      摘要 (214) HTML (134) PDF 5.83 M (1870) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究火箭发动机传统颗粒型点火具工作过程中点火药与包装纤维素材料的相互作用,及其药型结构对能量释放特性的影响规律,制备了系列点火药/纤维素复合样品,并采用同步热分析(DSC-TG)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)联用仪,研究了纤维素外壳对点火药热反应性能的影响。在此基础上,利用模拟点火腔研究了装药结构、装药量及配方组成对能量释放过程及燃温分布的影响规律。主要通过高速相机和高速红外热像仪获得了不同点火具的火焰结构及火焰温度分布,并与采集的压力数据进行了关联。结果表明:纤维素壳体会降低黑火药和Mg/PTFE点火药的总凝聚相反应放热量,当纤维素含量为33.33%时,2种点火药的总放热量分别降低了66.36%和29.98%,然而B/KNO3点火药的放热量却提高了2.39倍。气相分解产物和燃烧凝相产物分析表明纤维素并未改变黑火药和Mg/PTFE热反应路径。模拟点火过程研究表明,药型为大圆柱体形装药量10 g的黑火药点火具在点火燃烧过程中会发生预点火现象,点火药生成大量气体携带部分未着火颗粒先破壳再实现点火。纤维素壳体起到了一定的增压效应,为初始火焰的建立奠定了压强基础。装药结构和装药量对点火具燃温的影响不显著,燃温的差值不超过50 ℃。但方形和环形点火药盒的点火具工作时间较短,比小圆柱体形和异形点火药盒的点火具工作时间缩短42.4%左右,有利于提高点火效率。在配方影响方面,Mg/PTFE点火药的燃温最高,工作时间最短;而大粒径黑火药燃温比小粒径高,因此前者工作时间更长。

    • 热刺激作用下FOX-7颗粒形貌演化对其力学特性及感度的影响

      2023, 31(10):986-993. DOI: 10.11943/CJEM2023052

      摘要 (222) HTML (81) PDF 4.20 M (1826) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7) 颗粒在热刺激作用下的形貌演化过程及其对力学特性及机械感度的影响规律,选取4种具有典型粒径及形貌差异的FOX-7颗粒,通过控制加热时间及温度,并采用扫描电子显微镜、压缩刚度实验、机械感度测试等手段研究了FOX-7颗粒在受热后的形貌、力学特性及机械感度演化历程。结果表明,受热并恢复室温后,FOX-7颗粒表面会出现裂纹,随着加热温度升高或加热时间延长,大粒径颗粒(>100 μm)的表面裂纹进一步扩展生长并形成贯穿,颗粒层状开裂、发生片状剥离;小粒径颗粒(<100 μm)的表面裂纹不会随着加热温度升高或加热时间延长而进一步扩展生长。采用Kawakita方程对加热前后的FOX-7颗粒压制曲线进行拟合,发现受热后颗粒模量均增大,而小粒径颗粒的增幅更大。在颗粒粒径较大的情况下,FOX-7机械感度相对较低,在受热并恢复室温后仍可维持较低的机械感度;当颗粒粒径较小,FOX-7机械感度相对较高,在受热并恢复室温后,机械感度显著上升,可能与其模量增幅更大有关。

    • 初始自由空腔体积对PBX-3炸药慢烤反应烈度的影响

      2023, 31(10):1035-1040. DOI: 10.11943/CJEM2023007

      摘要 (234) HTML (144) PDF 2.51 M (2155) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了认识初始自由空腔对约束奥克托今(HMX)基PBX-3炸药慢烤反应烈度的影响,以圣地亚热点火(SITI)实验装置为参考,设计了初始自由空腔体积率分别为1.0%和7.4%的弱约束慢烤实验装置。在相同的温升速率下开展了约束HMX基PBX-3炸药慢烤实验,通过小尺寸K型热电偶测量炸药中心平面不同位置以及壳体表面的温度变化历程,采用耐高温光子多普勒测速探头测量炸药热爆炸后壳体的运动速度,并在慢烤箱中回收实验装置残骸。结果表明:在相同的壳体约束强度和加温条件下,2种不同初始自由空腔体积率的约束PBX-3炸药均在中心区域首先发生点火反应;初始自由空腔体积率为1.0%时,热爆炸时刻壳体表面的温度更高,炸药整体温度更高,炸药点火反应后壳体加速更快、速度更高,实验装置残骸碎片更小,反应烈度更高。分析认为:初始自由空腔体积率为1.0%时,热爆炸前炸药受到的应力更大,炸药损伤更严重;炸药中心点火反应后,更大的热应力使得炸药点火反应产生的气体在中心聚集形成更高的压力,炸药燃烧速率更大,燃烧产生的高温气体更容易进入微裂纹,形成更强的对流燃烧,导致压力增长速率更快,炸药反应更剧烈。

    • 热刺激约束DNAN基不敏感熔铸炸药装药点火后反应演化调控模型

      2023, 31(10):1004-1012. DOI: 10.11943/CJEM2023160

      摘要 (299) HTML (186) PDF 1.63 M (2121) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对热刺激下熔铸炸药点火时基体炸药已处于熔融液化状态,反应产生的高温气体以气泡云形式在液态炸药中扩展和反应的物理特性,考虑燃烧气泡云尺度分布和激活发展机制,建立了熔铸炸药点火后燃烧气泡云反应演化调控模型,可较好地反映炸药本征燃烧速率、壳体约束强度、装药结构尺寸、预留空气隙体积、泄压孔面积等对装药反应演化过程和终态反应度的影响规律,并通过与实验结果对比验证了模型的适应性。结果表明:随着壳体约束强度和装药尺寸增加,装药自增强燃烧速度增长越快,装药反应烈度增大;通过泄压孔结构冲开阈值和泄压孔面积的匹配设计,实现装药反应烈度控制,在本研究装药条件下,泄压孔面积占壳体总面积达8.6‰时可控制装药反应烈度为燃烧,为装药热安全性设计和烈度评估提供理论依据。

    • ANTA/TNA二元低共熔物的热分解及其熔融结晶动力学

      2023, 31(10):970-978. DOI: 10.11943/CJEM2023058

      摘要 (310) HTML (122) PDF 1005.36 K (1870) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了获得3-氨基-2,4,6-三硝基苯甲醚(ANTA)/N-甲基-2,4,6-三硝基苯甲胺(TNA)低共熔物的热分解性能及其熔融结晶动力学参数,采用差示扫描量热法(DSC)研究了ANTA/TNA低共熔物的热分解性能,计算了热分解动力学参数;采用微热量热法研究了添加剂奥克托今(HMX)和黑索今(RDX)对ANTA/TNA低共熔物熔融结晶过程的影响,并分别利用Šatava-Šesták法和Avrami法分析了低共熔物非等温熔融和结晶行为。结果表明:低共熔物的热稳定性较好,热分解动力学参数与ANTA和TNA接近;低共熔物熔融过程符合一级反应动力学,升温速率对熔融动力学参数影响较大,添加剂能够一定程度减弱熔融动力学参数对升温速率的依赖程度;低共熔物的结晶过程随降温速率的增大而逐渐向低温区转移,其结晶速率随结晶度的增大而减小,在HMX介质中,结晶速率受结晶度的影响较小,在RDX中的结晶速率随结晶度的增大而增大。

    • 基于端羟基含氟黏合剂的含铝浇注PBX炸药性能

      2023, 31(10):979-985. DOI: 10.11943/CJEM2022282

      摘要 (274) HTML (128) PDF 1.32 M (1818) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高炸药密度及爆轰能量,将端羟基含氟黏合剂(密度1.40 g·cm-3)应用于浇注PBX(polymer bonded explosive)炸药配方中。研究了甲苯二异氰酸酯(TDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、六亚甲基二异氰酸酯三聚体(3HDI)四种异氰酸酯固化剂对端羟基含氟黏合剂体系粘度、固化过程的影响,同时考察了固化剂对固化成型和力学性能的影响。结果表明,固化剂可显著降低黏合剂体系粘度。在25~70 ℃考察温度范围内,温度越高,黏合剂体系粘度越低。60 ℃以上端羟基含氟黏合剂体系粘度变化平缓且各体系相差较小。三官能度异氰酸酯作为固化剂,粘度、开放期及凝胶时间更适用于浇注PBX炸药制备工艺。基于88%固含量的含铝浇注炸药配方和捏合-真空吸注-固化制备工艺,以HTPB作为对比,研究端羟基含氟黏合剂对炸药制备工艺及性能的影响。端羟基含氟黏合剂基PBX炸药浇注流变性能和固化成型质量均较好,密度和爆热分别为1.96 g·cm-3和7790 J∙g-1,较HTPB基PBX炸药分别提升6.52%和6.55%。

    • 含能快递--2023年第10期

      2023, 31(10):969-969.

      摘要 (197) HTML (131) PDF 494.60 K (2296) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • 专题导言:不敏感含能材料与安全弹药

      2023, 31(10):968-968.

      摘要 (297) HTML (125) PDF 1.32 M (2202) 评论 (0) 收藏

      摘要:

富氮杂环含能化合物的创制

年第卷第

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