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主体炸药超细粒度级配对混合传爆药压药密度的影响研究柴涛 张景林(华北工学院 山西太原030051D 摘要:采用喷射细化的方法 将~MX 细化~重结晶为1~Z pm ~Z 0~30pm 的粒径 研究了混合传爆药的压药密度随主体炸药~MX 不同粒度级配配比变化而呈现的规律 并从理论上分析了两者的关系,关键词:粒度级配;压药密度中图分类号:T 560.6;T 564.4文献标识码:A 文章编号:1007-781Z (Z 00Z D 04-0071-0ZEf f ect Of Particle GradatiOn Of HMX On the COmpressibility Of a Typical BOOster ExplOsiveCHAI TaO ZHANG Jing -lin(North china institute of Technology Taiyuan 030051 china DAbstract :Explosive ~MX of two different particle size of 1~Z pm and Z 0~30pm is preparated by spraying ultrafine method .The effect of the ratio of the two samples on the compressibility of typical booster explosive is sudied .The relation between the ratio and formability is analysised in theory .Key wOrds :particle gradation ;compressibility引言为了提高传爆药的安全性~可靠性 研究机械感度低~热感度低~能量输出高~冲击波感度适宜的传爆药已成为发展趋势,随着超细材料科学技术的迅速发展 小颗粒材料的许多不同于大颗粒材料的优异性能逐渐被揭示[1],当炸药经超细处理后 其性能会发生显著的改变 主要表现为:机械感度低 爆速高 爆轰波传播更快更稳定 能量释放更加迅速完全等,尤其是当超细颗粒与主颗粒级配后 炸药的装药密度和抗压强度都大大提高 从而提高了能量密度 改善了炸药的机械性能 国外已定型的炸药 其主体炸药几乎都采用粒度级配的方式[Z ] 因此研究粒度级配与压药密度的关系很重要,对于非均质炸药的起爆 目前公认的是热点理论 其主要的影响因素是炸药颗粒间的孔穴尺寸~孔隙率的大小和炸药的比表面积 它们主要取决于粒度大小和装药密度,在一定范围内 炸药的输出能量~爆压~药柱的抗压强度随着装药密度的增加而增加 而适当的粒度级配是提高装药密度的非常有效的途径 因此为了适应传爆药的发展 研究主体炸药的粒度级配对装药密度的影响有非常重要的意义,表1~MX 不同级配配比(质量比D 序号1i Z i 3i 4i 5i 6i 7i 8i 1~Z pm !Z 0~30pm3!1Z !11!11!Z 1!31!51!17全粗1实验为了研究不同粒度级配配比对传爆药装药密度的影响 以~MX "TAT #"粘结剂(86.5"10"3.5D 为配方 采用喷射细化方法 将~MX 细化~重结晶为1~Z pm ~Z 0~30pm 两种粒度 以不同的配比进行级配 TAT #的粒径为3~4pm 实验安排见表1 从而研究压药密度随其级配配比改变而变化的规律,实验步骤:根据上述配方 ~MX 按表1进行级配 采用溶液水-悬浮法制备造型粉备用;称造型粉306~31Z mg 用相同的模具在相同的压力下压药 各个样品压5发;采用千分尺测量药柱的高度 计算各样品的平均压药密度,Z 实验结果及分析1D 粒度级配配比与压药密度的关系,实验结果见表Z ,很明显看出 一定粒度级配下 装药密度17第4期Z 00Z 年火炸药学报 收稿日期:Z 00Z $01$06表2HMX 不同级配配比对HMX /TATB /粘结剂(86.5/10/3.5D 压药密度的影响序号1i 2i 3i 4i 5i 6i 7i 8i 细=粗 3.46=1235=1 1.23=11= 1.141= 2.051= 2.951= 5.521=8.65平均密度/g -cm -3 1.738 1.740 1.742 1.744 1.758 1.778 1.764 1.742随着HMX 级配配比的不同呈现出有规律的变化 而且存在最大值G 从HMX 细与粗之比为3=1开始 随着粗颗粒含量的增加 压药密度提高 当质量比为1=5时 密度达到最大 以后 随着粗颗粒含量的增大 密度又出现下降的趋势G2D 结果分析G 以上规律充分体现了粒度级配的作用G 压药时 当主体炸药中超细颗粒(填充粒度D 含量占主要地位 颗粒间的静电作用得到充分体现 因为超细颗粒含量越高电容越大 积累的静电也越多 而静电作用与粒子间距离的二次方成反比 当炸药被压紧时会突出表现出来以抵抗外力作用 不易使轴向尺寸减小 从而压药密度较小 随着粗颗粒(主粒度D 含量增大 垂直于压力方向上的接触点减少 这时晶粒受到局部应力越大 晶粒越容易破碎 碎片必然散向周围没有作用力的空间 从而减小药柱的轴向尺寸 这种破碎晶粒的趋空性使压药密度提高;同时破碎的晶粒形状不规则 当受到挤压时相互之间更易挤紧 这种晶粒破碎的锲入性提高了药粒间的密实程度 从而压药密度提高G 随着粗粒度含量的继续增大 垂直于压力方向上的接触点相对增加 在相同外力作用下 晶粒受到局部应力相对减小 晶粒破碎效应的程度相应降低 因这时填充颗粒含量少 使药粒间的空隙较大 因此药柱轴向尺寸较大 密度变小G从以上的分析可知 只有当粗(主D 粒度与细(填充D 粒度级配比例适当时 主粒度的破碎效应和填充粒度的充填效应才能得到充分发挥G3D 最佳级配质量比G 从前面的分析知道 对已确定的两种粒径 均有一最佳级配质量配比 使得装药密度达到最大;同时由于超细颗粒的填充效应 在级配质量比确定的情况下 一定的主粒度存在一定范围的填充粒度与之相匹配 使装药密度较大G 因此 在实际应用中 当选择两种粒度级配时 必须保证超细颗粒的最大粒径小于大颗粒间的平均空隙直径 并保证二者一定的质量比 这样当压药时才能有效降低超细颗粒的静电作用 充分利用大颗粒的破碎效应和锲入性 从而最大限度提高压药密度G 国外采用RDX 级配已定型的配方中 大小颗粒尺寸比为7~10G图1一定粒度级配下质量比对压药密度的影响由于配方中TATB 的粒度为3~4pm 与HMX 级配粒度中的1~2pm 的粒径非常接近 都属细颗粒 如果把它们作为填充粒度 20~30pm 的HMX 为主粒度 换算其细=粗的比例见表2 作图1G 从图中可以看出 主粒度比例在74%~82%的范围内 即细=粗为1= 2.95(接近1=3D 压药密度最大G 因此 在进行粒度级配时 无论是单种炸药或多种炸药 只要保证小颗粒的最大粒径小于大颗粒间的平均空隙直径 当填充粒度与主粒度质量比接近1=3时 装药密度最大 这是普遍规律G3结论1D 不同粒度的主体炸药进行级配 压药时超细颗粒的静电作用和主粒度的破碎效应直接影响装药密度 当级配适当时 晶粒的破碎效应和锲入性起主要作用 压药密度可大大提高G2D 不同粒度的主体炸药进行级配 不论是单种炸药或混合炸药 在保证小颗粒的最大粒径小于大颗粒间的平均空隙直径情况下 当填充粒度与主粒度质量比接近1=3时 装药密度最大G 参考文献,[1]张小宁 徐更光 等.超细HMX 和RDX 撞击感度的研究[J ].火炸药学报 1999 22(1D ,33-36.[2]孙国祥.高分子混合炸药[M ].北京,国防工业出版社 1985.27火炸药学报2002年。
炸药的起爆、感度及有关性能一、炸药的起爆炸药具有爆炸的性能。
在常态下，它能处于相对的稳定状态，也就是说，它不会自行发生爆炸。
要使炸药发生爆炸，必须使炸药失去其相对的稳定状态，即必须给炸药施加一定的外能作用。
炸药在外能作用下发生爆炸的过程，称为炸药的起爆。
使炸药起爆所必须的外能，则称为起爆能。
多种形式的外能都可以激起炸药起爆，但从工程爆破技术、作业安全和有效使用炸药的角度看，热能、爆炸能和机械能较有实际意义。
1．热能当炸药受到热或火焰的作用时，其局部温度将达到突发点而引起爆炸。
例如，火雷管起爆法就是利用导火索的火焰来引爆火雷管；电雷管起爆法则是利用电桥丝通电灼热引燃引火药头而引燃雷管，进而起爆炸药。
2．机械能炸药在撞击或摩擦的作用下，炸药颗粒间产生激烈的相对运动，机械能瞬间转化为热能，从而引起炸药爆炸。
但利用机械能起爆炸药既不方便也不安全，工程爆破中一般不采纳。
在运输和使用炸药时，必须注意机械作用可能引爆炸药的问题，以防爆炸事故发生。
3．爆炸能工程爆破中常用一种炸药爆炸产生的强大能量来引爆另一种炸药。
例如在实际爆破作业中最常见的是利用雷管或导爆索的爆炸来引爆炸药；其次是利用起爆药包的爆炸，引爆一些钝感炸药。
除了上述的热能、机械能和爆炸能外，光能、超声振动、粒子轰击、高频电磁波等也都可激起炸药爆炸，因此这些在爆破作业中都应引起注意和重视。
二、炸药的感度炸药在外界作用影响下发生爆炸的难易程度叫炸药的敏感度(简称为感度)。
即指炸药对外界起爆能的敏感程度。
感度的凹凸，通常以引起爆炸所必须的最小外界能量来表示。
所必须外界能量小则感度高，反之则感度低。
引起炸药爆炸的外界能量有：(1)机械能：冲击、摩擦、针刺、振动等产生的能量。
(2)热能：加热、火花、火焰或灼热物所放出的能量等。
(3)电能：电热、电火花产生的能量。
(4)光能：激光发出的能量。
(5)爆炸能：由爆炸产生的能量引爆炸药。
炸药的感度主要有以下几种。
1．冲击感度即对冲击能量的敏感程度。
火工品INITIATORS & PYROTECHNICS文章编号：1003-1480（2007）04-0017-05粒度及粒度分布对硝胺类炸药及其混合炸药安全性能的影响宋小兰1，郭效德1，张景林2，安崇伟1，李凤生1(1. 南京理工大学国家特种超细粉体工程技术研究中心，江苏 南京，210094；2. 中北大学化工与环境学院，山西 太原，030051)摘要：粒度及粒度分布对硝胺类及其混合炸药安全性能的影响具有重要的研究价值。
本文主要总结了国内外相关领域的研究现状，特别对一些新成果进行了详细的综述。
着重讨论了RDX、HMX及CL-20粒度和粒度分布对其撞击、摩擦、冲击波以及起爆安全性能的影响。
同时提出了当前研究中存在的问题以及今后的研究方向。
关键词：硝胺类炸药；粒度；粒度分布；安全性能中图分类号：TQ564.4+2 文献标识码：ADependence of Size and Size Distribution on Safety Performance of NitroamineExplosives and the Multi-component ExplosivesSONG Xiao-lan1, GUO Xiao-de1, ZHANG Jing-lin2, AN Chong-wei1, LI Feng-sheng1（1.National Special Superfine Powder Engineering Research Center, Nanjing，210094；2. North Universityof China, Taiyuan，030051）Abstract：It is provided with greatly practical significance to investigate the effects of size and size distribution on the safety performance of nitroamine explosives and their multi-component explosives. Productions in the aspect are summarized and some excellent fruits of their labors are recommended from home and abroad. The effects of size and size distribution on the impact, friction, shock, and explosion sensitivity of RDX, HMX and CL-20 are emphatically discussed. Finally, some problems and research directions are put forward.Key words：Nitroamine explosives; Size; Size distribution; Safety performance硝胺类炸药(如，RDX、HMX和CL-20)是目前应用十分广泛的含能材料，其具有能量密度大、耐热性好、爆轰稳定、爆速高等优良性能，但较高的机械感度、冲击波感度、起爆感度在较大的程度上限制了其应用。
文章编号:1006-9941(2002)04-0178-04单体炸药撞击感度的理论判别从热力学判据到动力学判据肖继军1,李金山2(1.南京理工大学化工学院,江苏南京210094;2.中国工程物理研究院流体物理研究所,四川绵阳621900)摘要:评介了系列爆炸物撞击感度相对大小的量子化学理论判据;包括 最小键级原理(PS -BO ) 和 最易跃迁原理(PET ) 热力学判据;重点介绍 热解引发反应活化能 动力学判据。
比较了它们的优劣和适用性。
关键词:单体炸药;撞击感度;热解活化能;键级;前线轨道能级中图分类号:O643.2文献标识码:A收稿日期:2002-04-15;修回日期:2002-07-04作者简介:肖继军(1964-),男,博士,从事高分子物理和分子材料等学科的教研工作,已发表论文近20篇。
1 引 言在外界作用下炸药发生爆炸的难易程度即该炸药的感度,它是炸药的基本属性。
探求这一性质与结构之间的关系是人们十分关注的课题。
Delpuech 等人[1~3]首次根据量子化学半经验CNDO 和INDO 法计算结果,报道了硝基类炸药(R NO 2)冲击感度(Shock sensitiveness)与电子结构的关系。
他们提出以 C */l 值判别该类化合物冲击感度的相对大小。
其中 C *为激发态下硝基N 与键连C 上净电荷之差,l 是该键的键长。
Mullay [4~5]发现多硝基芳香族化合物和多硝基脂肪族化合物的撞击感度(impact sensitiv-i ty)与分子电负性之间的关联。
在各种感度中,以机械撞击感度最基本、实验数据最多,研究得也较充分。
肖鹤鸣研究小组根据撞击引起热解、起爆源于热解、热解引发起爆以及感度主要与热解引发步骤相关连等基本思想[6~11],在探讨系列结构相似(硝基类、硝胺类、硝酸酯类、叠氮类和四唑类)爆炸物撞击感度相对大小的理论判别中,一直抓住热解机理:特别是热解引发关键步骤的研究,先后发现并提出了 最小键级原理 (PSBO)、电子 最易跃进原理 (PET )和 热解引发反应活化能 判据。
炸药重结晶晶形及粒度控制研究的开题报告一、选题背景及意义炸药作为一种重要的爆炸性能材料，广泛应用于军事、民用工程等领域。
其性能直接关系到使用安全和效果。
炸药的重结晶晶形及粒度是影响其性能的重要因素。
因此，对炸药的重结晶晶形及粒度控制研究具有重要的理论和实践意义。
二、选题内容与研究方法（一）选题内容本课题旨在研究炸药的重结晶晶形及粒度控制，具体研究内容包括：1. 炸药的重结晶晶形及其对爆炸性能的影响；2. 不同工艺条件下炸药粒度的控制方法及其与爆炸性能的关系；3. 炸药重结晶晶形与粒度的综合控制方法。
（二）研究方法1. 通过分析炸药晶体生长机理，研究控制炸药重结晶晶形的方法。
2. 通过不同的加工工艺条件，包括溶液浓度、升温速率等，对炸药的粒度进行调控。
3. 通过对炸药重结晶晶形和粒度分析，结合爆炸性能测试，探讨控制炸药重结晶晶形及粒度综合方法。
三、论文结构本课题研究论文应包括以下部分：第一章绪论1.1 研究背景和意义1.2 国内外研究现状1.3 研究内容、目的和意义1.4 主要研究方法第二章炸药晶体的生长机理与结晶形变化控制2.1 炸药晶体的生长机理2.2 炸药结晶形变化的影响因素2.3 控制炸药晶体结晶形变化的方法第三章炸药粒度控制方法与爆炸性能分析3.1 炸药粒度的影响因素3.2 炸药粒度控制方法3.3 不同粒度的炸药爆炸性能分析第四章炸药重结晶晶形与粒度的综合控制方法4.1 炸药重结晶晶形与粒度的表征4.2 炸药重结晶晶形与粒度关系的探讨4.3 炸药重结晶晶形与粒度的综合控制方法第五章实验设计与结果分析5.1 实验设计5.2 结果分析第六章结论与展望6.1 研究结论6.2 研究不足和展望参考文献四、预期成果及创新点预期成果：1. 探究炸药重结晶晶形与粒度对爆炸性能的影响规律；2. 建立炸药重结晶晶形及粒度综合控制方法；3. 提高炸药制备工艺和爆炸性能。
创新点：1. 综合分析炸药重结晶晶形与粒度的影响因素及其关系；2. 建立炸药重结晶晶形及粒度综合控制方法，提高炸药制备工艺和爆炸性能；3. 结合实验结果，探讨不同工艺条件对炸药粒度和结晶晶形的影响，为炸药制备工艺提供科学依据。
炸药的起爆与感度4炸药是一种含能物质，可以发生高速的化学反应，放出大量的热能，并伴有着产生高温、高压气体。
作为一种亚稳态物质，在一定的条件下储存、处理、运输时，发生化学反应的速度可以小到忽稍不计。
但在某些条件下，其化学反应的速度可以达到较高的水平，反应放出热量的自身加热作用能进一步增加反应速度，最后导致爆炸。
炸药虽是一种爆炸物质，但它必须具有一定的稳定性，要在一定的外界条件作用下才干发生爆炸变化。
激发炸药发生爆炸的过程称为起爆。
在外界条件作用下使炸药活化并发生爆炸反应所需的活化能称为起爆能或者初始冲能。
不同的炸药，所需的初始冲能是不同的。
如碘化氮(NI )只要用羽毛轻微触动就会爆炸；而梯恩梯炸药，当用步枪子弹贯通时，也不爆3炸。
炸药在外界作用 (激发)下发生爆炸的难易程度称为炸药的感度。
炸药的感度用引起炸药发生爆炸变化所必须的最小初始冲能表示。
所需的最小初始冲能愈大，则表示炸药的感度愈低；反之，最小初始冲能愈小，则感度愈高。
引起炸药发生爆炸变化的外界作用(能量)的类型不少，通常主要有以下几种：(1)热能：直接加热、火焰，火花等；(2) 机械能：撞击、磨擦、针刺、枪击等；(3)炸药的爆炸能：雷管或者炸药直接作用、冲击波作用等；(4) 电能：电热、电火花、静电等；(5)化学能：高热化学反应放出的热量；(6) 光能：激光等。
炸药对不同形式的起爆能具有不同的感度。
同一种炸药对各种不同作用的感度之间没有一个相当的换算关系。
实用中要求炸药有一个适当的感度，即感度不能太高，也不能太低。
感度太高使用不安全，而感度太低会造成起爆艰难。
炸药对于各种外界作用的感度是有选择性的，即一种炸药对某一种外界作用较敏感，而对其它一些作用则较迟钝。
如叠氮化铅对机械能作用比对热能作用更敏感，它的热感度比梯恩梯低，而机械感度比梯恩梯要高得多。
了解炸药的感度对于实际工作有着极其重要的意义。
对普通猛炸药来讲，在生产、储存、运输和使用过程中，不应发生意外的爆炸。
第21卷第4期兵工学报HMX粒度及其级配对塑料粘结炸药冲击波感度和爆炸输出能量的影响刘玉存 王作山 柴涛 张景林(华北工学院环境与安全工程系,山西太原,030051)摘要 本研究采用SSGT小隔板试验测定了主体炸药HMX粒度和粒度级配对塑料粘结炸药冲击波感度和爆炸输出能量的影响,研究的HM X粒度范围为1～150 m,试验的混合炸药密度为90%和95.5%的理论密度。
初步揭示了主体炸药粒度及粒度级配对混合炸药的冲击波感度和爆炸输出能量的影响。
研究结果对传爆药及混合炸药中主体炸药粒度的选取具有重要的参考价值。
关键词 粒度;混合炸药;冲击波感度;输出能量中图分类号 T Q564.4+2 有关非均质炸药的起爆,目前在炸药界被普遍接受而且已被实验证明的机理是热点点火(ignition)和热点引起的化学反应成长为爆轰的二阶段理论[1,2],其中热点点火阶段的主要影响因素是炸药颗粒之间空穴的尺寸和孔隙率,爆轰成长阶段的化学反应是颗粒燃烧过程,其主要影响因素是炸药的比表面积。
可见无论是热点点火还是爆轰成长均与炸药的粒度密切相关。
因而粒度对炸药的冲击波感度和输出能量都会产生重要影响。
根据有关文献报道,炸药粒度对其冲击波感度的影响关系非常复杂,不仅受炸药种类的影响,而且与入射冲击波的特性和炸药的装药特性有密切关系。
另外炸药在高密度和低密度下的影响规律也不一致。
近年来,国外在冲击片雷管以及钝感弹药爆炸序列中采用超细HN S(HNS-Ⅳ,比表面积达10～25m2/g)和超细TA TB以提高起爆可靠度正是利用了炸药的这种特性。
此外经过一定的粒度级配使主体炸药的粒度分布具有多个峰值,从而兼顾炸药的冲击波起爆感度和输出能量是解决炸药起爆感度和输出能量矛盾的一个有效途径。
所以研究炸药粒度及粒度级配对冲击波起爆感度与输出能量的影响不仅对起爆技术的发展具有重要的理论意义,同时对传爆药、主装药及各类爆炸元件装药的配方设计也有重要的参考价值。
主体炸药粒度及粒度级配与炸药冲击波感度和能量输出的实验
与理论研究
本文对炸药粒度及粒度级配与冲击波感度和输出能量的关系从理论和实验两方面进行了较系统的分析和研究。
在理论研究方面，应用粘塑性孔隙崩塌机理及模型分析了非均相炸药热点点火的主要影响因素及临界条件，并进行了典型的理论计算。
根据炸药起爆过程中爆轰成长的表面燃烧反应机理和模型讨论了影响爆轰成长反应速率的主要因素。
通过理论分析和对前人研究结果的分析，得出炸药的冲击波感度不是炸药的本质特性，与冲击波感度的测试方法、试验条件、判别标准密切相关。
炸药粒度对起爆过程中热点点火和爆轰成长过程的影响有相反的趋势，粒度与冲击波感度的关系取决于特定条件下，热点点火和爆轰成长过程何种过程起决定作用。
实验研究采用小隔板试验测定了HMX的粒度级配及HNS的粒度对其典型混合炸药冲击波感度的影响，首次对较宽级配范围内炸药粒度级配与冲击波感度的关系进行了较系统的研究。
另外采用钢凹法和爆速测定法对较宽级配范围内炸药粒度级配与输出能量的关系进行了较系统的研究。
通过理论分析和实验研究得出如下主要结论：（1）炸药冲击波起爆过程中，当冲击波点火过程起主导作用时，冲击波感度随粒度的减小而降低，而当爆轰成长过程起主导作用时，冲击波感度随粒度的减小而提高。
（2）炸药粒度对冲击波起爆过程中热点点火和爆轰成长过程的影响具有相反的趋势，粒度减小有利于爆轰成长，而不利于热点点火。
（3）炸药粒度对输出能量的影响主要是由干比表面积的改变而引起的，炸药颗粒尺寸减小导致比表面积增大，提高了爆轰化学反应速率，减小了化学反应能量的损耗，能够提高炸药的输出能量。
（4）在本研究试验条件下，粒度级配后呈双峰分布的炸药试样，随着较大颗粒比例的增大，混合炸药的冲击波感度提高。
（5）在本研究试验条件下，粒度级配后呈双峰分布的炸药试样，随着较小颗粒比例的增大，爆压和爆速提高，混合炸药的输出能量增大。
研究结果对于炸药及火工药剂配方的设计、起爆与传爆结构的设计、起爆过程的机理研究具有重要的参考价值。
