炸药晶体在生长的过程中不可避免的会产生缺陷,在受到意外高温(火灾、地震、气候突变)的情况下,热效应也会导致晶体产生孔隙、裂纹、相变、热膨胀和热分解的现象。这些变化会改变炸药晶体的物理化学性质。由此导致的炸药晶体的微观结构损伤使其具有更高的冲击波感度。为了优化炸药的安定性和作功能力,有必要探索研究炸药晶体的微观结构。小角X射线散射(SAXS)是一种获取材料内部纳米尺寸结构信息的技术,由于其无损检测、统计性好的优点在含能材料微结构测试领域具有广泛的应用前景。本论文选取HMX、CL-20两种典型的炸药作为研究对象,提出了一种基于SAXS的晶体纳米级空隙结构的表征方法。利用in-situ WAXS(广角X射线散射)、in-situ SAXS等技术对CL-20热刺激条件下的孔隙结构演化进行了研究,论文的主要工作如下:1、小角实验测试样品得到的散射强度是相对强度,受到曝光时间、样品尺寸等外部因素的影响。绝对散射强度只与样品本身的结构有关,与其他因素无关,因此校正绝对散射强度对于我们了解样品的真实结构具有重要意义。我们给出了绝对散射强度的校正原理,详细地介绍了散射体体积分数和比表面积等参数的计算方法和数据处理软件的操作过程。2、由于晶体表面效应的影响,SAXS在对晶体微观结构的表征存在偏差。为了解决晶体表面效应对内部缺陷信号的影响,使用匹配液浸润样品的方法对HMX的微观结构进行表征。我们发现匹配液中样品散射体的绝对散射强度,比表面和体积分数均明显低于初始样品,晶体表面效应对测试结果的影响被解决。比较样品在不同电子密度匹配液中的散射结果,发现在GPL-107全氟聚醚(PFPE)匹配液中可获得最佳的散射数据,使用CL-20晶体进行对照试验也得到了相同的规律。对不同电子密度匹配液中样品的散射不变量Q进行拟合,根据拟合结果计算得到样品真实的孔隙体积分数。通过样品的理论密度和空隙体积分数计算得到的密度与颗粒密度分布测试仪(PDDA)测试得到的样品真实密度基本一致,证明了方法和数据是正确的。在这个工作中,我们提供了一种获取正确的晶体微观结构信息的方法。3、为了理解加热条件下CL-20炸药晶体微观缺陷的演化规律,利用WAXS和SAXS联用技术,对CL-20相转变和高温储存过程中孔隙结构的比表面积、体积分数和尺寸分布进行了研究。首先对散射数据进行绝对散射强度校正。研究结果表明,CL-20粉末孔隙的数量和尺寸分布在相转变之前的升温过程中没有发生明显变化。170℃时CL-20开始发生ε~γ相转变,各个尺寸孔隙的数量显著增加,小尺寸(半径9~21nm)孔隙数量的变化尤为显著。200℃时相转变结束,对γ-CL-20进行储存。储存过程中受到热分解效应的影响,小尺寸孔隙最先出现。随着储存时间的增加,小尺寸孔隙逐渐生长和融合成中尺寸(半径21~52nm)和大尺寸(半径52~64nm)孔隙。