【摘 要】
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高聚物粘结炸药(PBX)一般由高能单质炸药、粘结剂和钝感剂等材料经造粒后再通过热压技术压制而成。压装PBX炸药的可压性是压装PBX炸药配方设计的一项重要内容,也是衡量炸药配方实用与否的一项主要指标。系统研究PBX炸药的可压性,对指导PBX造型粉配方设计有重要意义。本文主要针对PBX造型粉可压性的内涵不清及快速评价方法不完善的问题,对PBX造型粉的可压性内涵进行了探讨,发展了基于能量描述的PBX造型
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高聚物粘结炸药(PBX)一般由高能单质炸药、粘结剂和钝感剂等材料经造粒后再通过热压技术压制而成。压装PBX炸药的可压性是压装PBX炸药配方设计的一项重要内容,也是衡量炸药配方实用与否的一项主要指标。系统研究PBX炸药的可压性,对指导PBX造型粉配方设计有重要意义。本文主要针对PBX造型粉可压性的内涵不清及快速评价方法不完善的问题,对PBX造型粉的可压性内涵进行了探讨,发展了基于能量描述的PBX造型粉可压性评价方法。同时,研究了氟聚物粘结剂种类及特性粘度对PBX造型粉可压性的影响,主要内容如下所示:首先,开展了两种典型TATB基PBX造型粉的热压成型实验,发现PBX-14造型粉的炸药最大压缩位移和弹性系数均小于PBX-14J。通过卡尔指数法(Carr Index)分析造型粉的流散特性发现,PBX-14松装密度高,流动性好。采用排水法获得了PBX成型样品的相对密度,并计算了弹性恢复率,发现不同压制温度下PBX-14的弹性恢复率低且相对密度较高。小角X散射技术(SAXS)表明,相同压制条件下,PBX-14成型样品中10 nm~100 nm微孔的体积分数更小。通过圆弧巴西试验获得了两种PBX的宏观力学性能,发现PBX-14J成型样品的拉伸强度高于PBX-14,这是由于PBX-14J造型粉中的改性添加剂改善了F2314与TATB的界面相互作用。同时,基于能量描述提出了快速评价PBX造型粉可压性的修正比能量法,获得的可压性系数与相对密度相关性系数好(相关系数最大为0.926),验证了修正比能量法的有效性。其次,探究了氟聚物粘结剂种类对PBX造型粉可压性的影响,对三种不同粘结剂(F2311、F2313和F2314)的TATB基PBX造型粉进行压制成型试验,获得了PBX造型粉的压缩位移曲线。采用排水法、SAXS和圆弧巴西实验,得到了PBX成型样品的密度、孔隙率和拉伸强度随成型温度和成型压力的变化规律。结果表明,三种造型粉在载荷最大时的压缩位移与松装密度有关,松装密度越大,造型粉的压缩位移越小。PBX成型样品的密度和孔隙率均会在某个压制温度发生突变,TATB/F2311、TATB/F2313和TATB/F2314密度突变的温度分别为60℃、80℃和100℃。当压制温度高于突变温度时,测得成型样品的孔隙率变化较小,但密度还有小幅增大,表明进一步提高温度,样品成型密度增大主要由10 nm~100 nm范围外的孔隙减少引起。TATB基PBX的拉伸强度随氟聚物中偏氟乙烯含量的提高先增大后略降低。此外,通过修正比能量可压性评价方法,对三种造型粉进行了可压性评价,获得的可压性系数与相对密度相关性较好(相关系数为0.897)。最后,研究了F2311特性粘度对HMX基PBX造型粉可压性的影响,压缩位移曲线表明,相同压制条件下,PBX的最大炸药压缩位移随F2311特性粘度的增大而增大,随着压制载荷的提高,三种PBX的炸药最大压缩位移趋于3.9 mm;F2311的特性粘度为1.80d L·g-1时,HMX基PBX的流动性最好(卡尔系数为6.75%);HMX基PBX的成型密度随F2311特性粘度的增大而减小。相同压制条件下,PBX-1.80成型样品的相对密度最高、孔隙率(10 nm~100 nm)最小且拉伸强度较高,这表明以特性粘度为1.80d L·g-1的F2311为粘结剂的HMX造型粉可压性较好。采用修正比能量可压性评价方法获得的可压性系数与HMX基PBX的密度有很好的线性相关性(相关性系数为0.866),可直接在常温下进行造型粉可压性的对比。
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