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高能炸药性能

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高能材料的应用于军 事科技

高能材料的应用于军 事科技

高能材料的应用于军事科技在当今的军事领域，高能材料的应用正发挥着日益关键的作用，成为推动军事科技发展的重要力量。

这些材料具有高能量密度、高性能等特点，为各类武器装备和军事系统带来了显著的改进和创新。

高能材料在弹药中的应用堪称关键。

传统的弹药在威力和效能上存在一定的局限性，而引入高能材料后，情况发生了根本性的改变。

例如，在炮弹和导弹的战斗部中使用高能炸药，能够极大地提高爆炸威力，增强对目标的毁伤效果。

以先进的高爆弹药为例，其爆炸产生的冲击波和高温高压环境能够瞬间摧毁坚固的防御工事和装甲目标，给敌方造成巨大的杀伤和破坏。

这种强大的毁伤能力使得军事行动中的火力打击更加精准、高效，从而在战场上取得战略优势。

高能材料在火箭推进剂中的应用也具有重要意义。

火箭发动机是各类导弹和航天器的动力核心，而推进剂的性能直接决定了其动力表现。

新型的高能固体和液体推进剂能够提供更强大的推力，使导弹的射程更远、速度更快，提高了其突防能力和打击精度。

在航天领域，高能推进剂有助于航天器更快速地进入预定轨道，执行各种复杂的任务。

比如，用于运载卫星的火箭，采用高能推进剂可以减少燃料的携带量，从而增加有效载荷，降低发射成本，提高发射效率。

在武器系统的点火装置中，高能材料同样不可或缺。

高效可靠的点火系统对于武器的正常运作至关重要。

高能点火材料能够确保在各种恶劣环境下迅速、准确地引发爆炸或燃烧过程，保证武器的可靠性和稳定性。

无论是在极寒的北极地区，还是在高温高湿的热带环境，高能点火材料都能稳定发挥作用，为武器系统提供坚实的保障。

不仅如此，高能材料在核武器的发展中也扮演着重要角色。

核武器的核心原理依赖于剧烈的核反应，而在触发和维持这些反应的过程中，高能材料发挥着关键作用。

然而，核武器的存在具有极大的毁灭性和危险性，其应用和发展受到国际社会的严格限制和监督。

此外，随着军事技术的不断发展，高能材料在电磁武器、激光武器等新兴领域也展现出了广阔的应用前景。

75℃下TATB基高聚物粘结炸药爆轰性能

75℃下TATB基高聚物粘结炸药爆轰性能
（ 中 国 工 程 物 理 研 究 院 化 工 材 料 研 究 所 ，四 川 绵 阳 ６ ２ １ ９ ０ ０） 摘 要 ：为研 究 Ｔ Ａ Ｔ Ｂ基 高 聚 物 粘 结 炸 药 （ Ｐ Ｂ Ｘ ） 在 高 温 下 的爆 轰 性 能 ， 采用标 准隔板试验 、 电测 法 、 Ｚ ＷＢ ２ ５ ３—２ ０ ０ ８标 准 方 法 和 圆
７ ５ ｃ Ｃ下 Ｔ Ａ Ｔ Ｂ基 高 聚 物 粘 结 炸 药 爆 轰 性 能
６ ５ ３
文章编号 ： １ ０ ０ ６ — ９ ９ ４ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５ — ０ ６ ５ ３ — ０ ３
７ ５℃ 下 Ｔ Ａ Ｔ Ｂ基 高聚 物 粘 结 炸 药爆 轰性 能
涂小珍， 李 伟， 韦兴文， 卢孝军
筒 试 验 测 试 了其 在 ２ ５ ｏ 【 ＝ 和７ ５℃下的冲击波感度 、 爆速 、 爆 压 及 比动 能 。结 果 表 明 ， 与２ ５℃ 相 比 ， ７ ５℃下 Ｔ Ａ Ｔ Ｂ基 Ｐ Ｂ Ｘ 的 冲 击 波 感 度 和 比动 能 增 大 ， 爆速降低 ， 爆压无明显变化 。 关键 词 ： 爆炸 力学 ； 高 聚物粘结炸药 （ Ｐ Ｂ Ｘ ） ； Ｔ Ａ Ｔ Ｂ ；爆 轰 性 能 ；高 温
中图分类号 ： Ｔ Ｊ ５ ５ ；０３ ８ 文献标识 码 ： Ａ ＤＯＩ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ６ — ９ ９ ４ １ ． ２ ０ １ ３ ． Ｏ ５ ． ０ １ ８
１ 引 言
Ｔ Ａ Ｔ Ｂ与 高分 子粘 结 剂 通 过一 定 工 艺 压 制 成 型 的
广 泛应 用 于各 种尖 端 和常规 武 器 中。如 美 国利氟 莫 尔 国家 实 验 室 （ Ｌ Ｌ ＮＬ ）和 洛 斯 阿 拉 莫 斯 国 家 实 验 室 （ Ｌ ＡＮＬ ） 分 别开 发 了 以 Ｔ Ａ Ｔ Ｂ为基 的 主炸 药配 方 Ｌ ｘ ． １ ７ 和 Ｐ Ｂ Ｘ － ９ ５ ０ ２， 并 已用 于 美 国核 武 器 装 备 中 。但 Ｔ Ａ Ｔ Ｂ晶 体 结 构 具 有 不 对 称 性 ， 温 度 变 化 时 易 发 生 各 向异 性膨 胀 ， 导致 晶间空 穴 和 晶 内空 穴发 生变 化 ， 影 响 其 冲击 波 和 撞 击 感 度 。 因 此 ， 了解 温 度 对 Ｔ Ａ Ｔ Ｂ基 Ｐ Ｂ Ｘ爆轰 性 能 的影 响 ， 对 确 定其 在 各种 可 能环 境 中 的

钝感高能炸药几点认识与思考

钝感高能炸药几点认识与思考
面 有许 多惨 痛的教 训 ， 曾 出现 过核 武 器空 中跌落 、 飞机 失事 坠落 燃烧 等事 故 。核武 器本 质安全 性 的 需 求促使 美 国 国会 军 事 委 员会 于 １ ９ ７ ８年 提 出在 今 后 的核 武 器 中要 使 用 Ｉ ＨＥ （ Ｓ ｂ ｐ ｅ ， 尺 ． Ｊ ．１ ９ ８ ４ ， Ｍ Ｈ Ｓ ＭＰ － ８ ４ － ２ ２ ． ） ， Ｉ ＨＥ的概 念 由此得 到 了极大 加强 和迅速 发 展。 Ｉ Ｈ Ｅ概念 首 先 由美国 能源部 炸 药安全 委 员会针 对核 武器 提 出 ， 指整 体 上能 爆 轰 ， 但 在 非 正 常条 件 下产 生 意外 引爆 或从 燃烧 转 变 为爆 轰 的可 能 性 几 乎 可 以忽 略 不 计 的 炸 药 。从 Ｉ ＨＥ概 念 来 看 ，
１ ９ ８ ２年 ， 美 国首 先颁 布 了 比较 全 面 的炸 药 安 全 性 评 价 方 法 《 炸 药 安 全 性 和 其 它性 能 试 验 方 法》 （ ＭＩ Ｌ ． Ｓ Ｔ Ｄ一 １ ７ ５ １（ ＵＳ ＡＦ ） ） 和《 危 险 货 物 运输 分 级 标 准 》（ Ｔ Ｂ 一 ７ ０ ０ ． ２） 。１ ９ ８ ４年 ， 美 国能 源 部 制
钝 感 高 能 炸 药 几点 认 识 与思 考
爆轰 （ 雷管起 爆 ） 试验 和卡 片 隔板试 验 ： 静 电类 ， 包括 火 花 试 验 。按 试 样药 量 尺 寸分 类 ， Ｉ ＨＥ 鉴 定 试
国能 源部将 Ｉ ＨＥ的 １ １项鉴 定试 验 方法列 入《 炸 药 安全 手册 》 （ ＤＯＥ Ｍ４ ４ ０ — １ ） 中， 并 补充列 入 了 Ｉ ＨＥ
部件 （ 含炸 药和 传爆 药 的组件 ） 的 ５项 鉴定 试验 方法 。
１ １项 ｌ ＨＥ 鉴 定试 验方 法所 涉及 的试 样覆 盖 了整个 炸药 寿命 周期 的各种 形态 ， 从 原材 料 到成 型 试件 ， 如造 型粉 、 成型 药件 ； 试 验方 法模 拟性较 强 ， 几乎 包含 从一般 生 产 、 运输、 使 用可 能遭 遇 的异 常

新型HMX基耐热炸药性能研究

新型HMX基耐热炸药性能研究

⑥
２ ０ １ ５ Ｓ ｃ ｉ ． Ｔ ｅ ｃ ｈ ． Ｅ ｎ ｇ ｒ ｇ ．
力 学
新型 Ｈ ＭＸ基 耐 热炸 药性 能研 究
黄 亚峰 王 晓峰 赵 东奎 黄凤 臣
（ 西 安 近代 化 学 研 究 所 ， 西安 ７ １ ０ ０ ６ ５ ）

摘
要
为克服 高分 子粘结耐 热炸 药药柱尺 寸变化导致 石油射孔 弹 药型罩反弹 的弊病 ， 西安近 代化 学研 究所研 制 了一种不
１ ． ２ 真 空安 定性 试验 按 Ｇ Ｊ Ｂ ７ ７ ２ Ａ —９ ７方 法 ５ ０ １ ． ２真 空安 定 性 压 力
传 感器 法试 验 。将 ５ ． ０ ０ ｇ试 样 置 于 反 应 器 的加 热
试管中， 将试 管 口密 封 。将 反应 器 接 到 测试 仪 上抽
空 。抽 好真 空 的反应 器 置 于 １ ０ ０ ｏ Ｃ的 恒 温浴 中 ， 加
含 高分子黏结剂 的ＨＭ Ｘ基耐热炸药。按照 Ｇ Ｊ Ｂ ７ ７ ２ Ａ ＿ ＿ ９ ７和 Ｇ Ｂ ／ Ｔ ２ ０ ４ ８ ９ －２ ０ ０ ６对其性能进行 了研 究， 结果表明： 其撞击感度
为４ ０ ％， 摩擦 感 度 为 ２ ８ ％； 密度 为 １ ． ６ ９ ４ ｇ・ ｅ ｍＩ ３ 时， 抗 压 强度 为 ７ ． ８ ４ ＭＰ ａ ； 密度为 １ ． ８ ０ ７ ｇ・ ｃ ｍＩ ３ 时， 爆速为 ８ ７ ０ ９ ｍ・ ｓ ～， 高
第 １ ５卷
第２ １ 期
２ ０ １ ５年 ７月
科
学
技
术
与
工
程
Ｖｏ １ ． １ ５ Ｎｏ ． ２ １ Ｊ ｕ １ ．２ ０ １ ５
１ ６ ７ １ — １ ８ １ ５ （ ２ ０ １ ５ ） ２ １ — ０ ０ ６ ８ — ０ ４

高能材料的生产与应用分析

高能材料的生产与应用分析

高能材料的生产与应用分析在当今科技飞速发展的时代，高能材料作为一种具有巨大潜力的物质，正逐渐在众多领域展现出其独特的价值和重要性。

从航天航空到军事国防，从能源开发到工业制造，高能材料的身影无处不在。

那么，究竟什么是高能材料？它们是如何被生产出来的？又在哪些方面有着广泛的应用呢？高能材料，简单来说，就是具有高能量密度、高反应活性和高爆炸性能等特点的一类特殊材料。

常见的高能材料包括炸药、推进剂、燃料等。

这些材料之所以被称为“高能”，是因为它们在一定条件下能够释放出大量的能量，从而产生巨大的推动力、破坏力或热能。

要了解高能材料的生产过程，首先得从其原材料说起。

生产高能材料所需要的原材料通常具有特定的化学性质和物理结构。

例如，硝酸铵、硝基化合物、高氯酸铵等是常见的原材料。

这些原材料在经过一系列复杂的化学反应和物理处理后，逐渐形成具有高能特性的最终产品。

在生产过程中，工艺控制至关重要。

精确的温度、压力、反应时间等条件的控制，能够确保反应的充分进行，提高产品的纯度和性能。

同时，为了保证生产的安全性，严格的安全措施和监控系统也是必不可少的。

先进的生产设备和技术的不断研发和应用，也在不断推动着高能材料生产工艺的改进和优化。

高能材料在航天航空领域的应用可谓是至关重要。

火箭的推进剂就是一种典型的高能材料。

它能够在短时间内释放出巨大的能量，为火箭提供强大的推力，使其摆脱地球引力，进入太空。

在卫星和探测器的发射中，高能材料同样发挥着关键作用，为它们的飞行和轨道调整提供动力支持。

军事领域也是高能材料的重要应用场所。

炸药是武器装备中的关键组成部分，如炮弹、导弹、炸弹等。

高能炸药能够在瞬间产生巨大的爆炸威力，对目标造成毁灭性的打击。

同时，在一些新型武器的研发中，如电磁炮、激光武器等，高能材料也在为其提供能量支持方面发挥着重要作用。

在能源开发方面，高能材料也有着独特的应用前景。

例如，在核聚变研究中，需要使用高能材料来创造极端的条件，实现可控核聚变反应。

bop化学结构

bop化学结构

bop化学结构
【原创版】
目录
1.引言：介绍 BOP 化学结构
2.BOP 的化学成分和结构
3.BOP 的特性和应用
4.结论：总结 BOP 化学结构的重要性
正文
BOP 化学结构，即 1,3,5-三苯基 -2,4,6-三硝基苯，是一种常见的
有机化合物，具有独特的化学结构和优良的性能。

作为一种高能炸药，BOP 在军事和民用领域具有广泛的应用。

本文将从 BOP 的化学成分和结构、
特性和应用等方面进行介绍，以揭示 BOP 化学结构的重要性。

BOP 的化学成分主要包括苯环和硝基，其结构中苯环与硝基相互连接，形成了一种稳定的化学结构。

具体来说，BOP 分子由三个苯环和三个硝基组成，其中每个苯环上都连接有一个硝基。

这种结构使得 BOP 具有较高
的能量密度和较好的稳定性，使其成为一种理想的高能炸药。

BOP 作为一种高能炸药，具有以下特性和应用：
1.高能量密度：BOP 的分子结构使其具有较高的能量密度，可以释放出大量的能量，适用于各种爆破作业。

2.良好的稳定性：BOP 在常温下具有良好的稳定性，不易燃爆，便于储存和运输。

3.广泛的应用：BOP 在军事领域可用于制造炮弹、地雷等武器装备；在民用领域，可用于矿山、隧道、道路等基础设施建设中的爆破作业。

总之，BOP 化学结构作为一种重要的有机化合物，具有独特的化学成分和结构，使其在军事和民用领域具有广泛的应用。

含DAAzF的HMX基低感高能炸药研究

含DAAzF的HMX基低感高能炸药研究

易与金属离子形成配合物。在 Ｎ Ｏ的多种盐中，目 Ｔ 前应用较多的是 Ｎ Ｏ 的铵盐 、肼盐 、有机胺盐和部分 Ｔ
重金 属盐 ，这些 盐 由于 高氮低碳 含量 ，大都具 有 较大 的负生成 焓 ，有利 于提高 混合 炸药或 推进 剂 的 比冲 。 此外 ，这些 盐 的热 安定性 较好 ，并且 感度 较低 ，利 于生 产 ，储 存和运 输 。 ＮＴ Ｏ的乙二胺 盐（ＮＴ 、 盐０Ｉ Ｏ）铵盐（ ＮＴ ） Ｅ Ｏ）肼 － ＮＴ 、 Ａ Ｏ 和羟 胺盐（ Ａ Ｏ 等 ４ Ｈ ＮＴ ） 种胺 盐 的制备都 是 以 ＮＴ Ｏ 为原料 ，在 室温 下分别 与相应 的碱 性组分 发 生 中和 反应 获得 。其 中，Ｅ Ｏ，ＨＮＴ ＮＴ Ｏ和 Ａ Ｏ 的制备 为一 ＮＴ 步 反应 ，即 ＮＴ Ｏ分 别与 乙二胺 ，水 合肼 和碳 酸铵 在水溶液 中反应制 得 。 ＮＴ ＨＡ Ｏ制备 为两步 反应 ，即 ＮＴ Ｏ 先与氢 氧化 钠水溶 液反 应得 到 ＮＴ 钠 盐 ，然后 再与 盐酸羟胺 反应 。４种胺 盐 的提纯 都采用 水和 乙醇 的混 合 Ｏ 溶 剂重 结 晶方法 ，其 结构用 红外光 谱 、核 磁共 振碳 谱和 元素分 析等 方法得 到 了确证 。 Ｏ胺 盐 的合成路 线 ＮＴ 简单 ，产物 得率 高，制备成 本 较低 。
３ 硝 基一 ，２ 一酮（一 ｉｏ １ ，４ ｔａｏ一 － ｎ ，简称 ＮＴ ，是一种 低感 高能量 密度 化合 ｒ ｉ Ｏ）
物 。由于 ＮＴ 的强酸性（Ｈ＝３６ ） Ｏ ｐ ．７ ，它可 以和 脂肪胺 及 芳香 胺直 接反 应生成 胺 盐 ，又 由于 ＮＴ 一 Ｏ 的强极 性 ，
５２ 高氯酸【 ５ 硝基 四唑） ．５ 双（－ 四氨合钴（１１ １ ）的合成 １
程 碧 波 徐 容 李金 山 黄 明

PBX炸药动态力学行为及起爆特性研究

PBX炸药动态力学行为及起爆特性研究

PBX炸药动态力学行为及起爆特性研究高聚物粘结炸药是高能顿感炸药,易于加工成所需要的结构形式,力学性能较为稳定,在武器战斗部、导弹装药部及大型攻击性毁伤武器中的应用十分广泛。

PBX装药能否在预定的目标位置开始起爆,且起爆前PBX炸药内部是否出现损伤等,这些将直接影响到PBX炸药能否释放出最大的起爆能量,能否准确有效的摧毁敌对目标。

无论在何种武器中,PBX装药结构都是薄弱环节,其易于在外界各种因素的影响下,产生各种不同程度的损伤,有的甚至发生意外起爆,而PBX炸药材料的力学行为特性决定了装药的安全性,PBX炸药的安全性将直接影响到武器战斗部的可靠性及安全性。

因此,对PBX炸药在复杂动态应力加载条件下的力学响应及起爆特性进行研究具有重要的意义。

基于以上背景,本文以PBX炸药为研究对象,结合实验和仿真的方式对PBX炸药的动态力学行为及起爆特性进行了研究,本文主要研究内容如下:基于SHPB实验技术,对PBX炸药进行动态压缩实验,通过整形器改变入射脉冲波形,结合激光瞬态位移测量系统及高速相机,获得了不同高应变率下的PBX炸药应力-应变曲线,根据实验分析结果及应变能函数,建立了该PBX炸药在不同初始密度下的与应变率相关的本构关系,结果表明,该本构关系与实验数据吻合的较好。

仿真结果与实验结果吻合的较好,也证实了该本构关系能够较好的描述其动态力学响应。

基于一级轻气炮装置,对PBX炸药在Taylor冲击以及三轴向冲击加载方式下的宏观和细观损伤进行了研究,结合SEM电子显微镜,分析PBX炸药在不同冲击方式及冲击压力下的细观损伤模式。

在两种不同冲击方式下,PBX炸药样品的宏观损伤程度与其初始密度有一定的相关性;PBX炸药样品的细观损伤模式与冲击加载的方式相关,进一步认识了PBX炸药的细观损伤机理,为深入认识PBX炸药的起爆机制奠定了基础。

对PBX炸药在平面冲击加载条件下的动态力学响应进行了研究,采用“对称碰撞”方式,结合实验中测到的飞片速度及压力传感器监测到的时间差,通过线性相关拟合获得该PBX炸药的声速C0以及冲击因子?,为下文的冲击起爆压力数值模拟提供了相关的参数。

固体推进剂发展趋势

固体推进剂发展趋势
——法国火炸药集团公司含能材料部以能量高、密度大、危险等级低、排气烟雾 小的GAP作为研发重点，推出了一系列 固体填料为RDX、HMX 或者CL-20的 GAP 无烟推进剂； 固体填料为HMX/AP或CL-20/AP的 GAP 有烟推进剂 ——英国、智利联合开发的端羟基聚醚（HTPE）复合固体推进剂是具有良好低 温力学性能的一种钝感复合推进剂；
――德国2007年又新推出了综合性能优于现有EI发射药、不含NG的新型高 能不敏感发射药――挤出复合不敏感发射药（ECL）。其主要成分是NC， 并含有一种含能组分和一种以上的惰性组分，但配方中不含致癌物质（如 DNT），也不含安定剂或中定剂，不含NG，是一种无毒的绿色发射药。该 发射药的性能范围很广，通过组分的调节，火药力可以从900J/g（火焰温度 2400K）提高到1080 J/g（火焰温度3050K），几乎涵盖了M1发射药（低能） 到M17/M30发射药（高能）的所有性能。
——美国高能ETPE层状发射药及装药研究为电热化学炮的发展提供了有力支持
从上世纪末开始，美国就在为未来武器系统（电热化学炮）研制采用无溶剂法 制造的高能量、高性能拼合式夹层（co-layered）ETPE发射药。该新型发射药采用 高密度含能热塑性弹性体（ETPE）粘合剂，已制成含BAMO-NMMO、增塑剂 （BDNPA/F）和RDX的4种快燃配方（密度为1.6675g/cm3，火药力为1267.17J/g, 火焰温度为3252K）以及含RDX、NQ和BAMO-NMMO的3种慢燃配方（密度在 1.5923～1.6159g/cm3之间，火药力为1022.45或1050.92J/g,火焰温度为2473K或 2543K）。
――美、英两国联合进行了取代B炸药的研究，并研制出了两个新配方—— PAX-34和OSX-8。 PAX-34是 含DNAN/HMX/NTO/TATB的混合炸药，能量 高于TNT且具有良好的不敏感弹药特性；OSX-8的组成为DNAN、HMX和 NTO，能量与B炸药相当，但冲击波感度低，不敏感弹药性好；二者均不需 要改动现有的生产设备即可完成生产，批产量为1200lb（544.8kg）。 ――美、德发展HMX基压装高性能炸药 美国研制的PAX-3是一种以HMX为基的压装炸药，已完成该炸药的不敏 感弹药和战斗部性能测试试验。 德国Diehl弹药系统公司采用聚硅氧烷溶液包覆HMX或RDX也成功研制 出一种不敏感压装炸药。 ――美国ATK公司研制出含CL-20的高性能浇铸炸药DLE-C038, 并进行了性 能研究和试验。 ——法国研制出了CL-20含量高达90%以上的浇铸PBX炸药，据称是法国能 量水平最高的炸药，安全性也较好。

高能低感炸药FOX-7的结晶研究

高能低感炸药FOX-7的结晶研究

高能低感炸药FOX-7的结晶研究1,1-二氨基2,2-二硝基乙烯（FOX-7）是一种新型含能材料,它晶体密度大(1.878g.cm<sup>-3</sup>)、能量高、感度低、化学安定性好、耐热性好、综合性能优异,且与TNT、RDX和HMX之间有较好的相容性;FOX-7的能量水平与RDX 相近,但比RDX钝感。

本论文针对FOX-7在生产应用中存在的晶体形貌差和粒度分布难以控制等问题,对其热力学和结晶行为进行了较为系统的研究,获得了较为全面的FOX-7溶解度数据,制备出形貌规则、粒度可控的晶体,为后期应用奠定基础。

采用浊度法测得了FOX-7在不同纯溶剂体系,以及不同二元混合溶剂体系中的溶解度,并使用Apelblat模型、Yaws模型和理想溶液模型对FOX-7在所测溶剂中的溶解度进行了关联拟合。

对FOX-7在所测溶剂中的溶解焓、溶解熵和吉布斯自由能等热力学参数进行了计算。

测定了FOX-7在二元混合溶剂DMSO:H<sub>2</sub>O=2:1中的介稳区宽度,并考察了不同结晶条件对介稳区宽度的影响。

研究发现,FOX-7在纯溶剂中溶解度顺序为:DMSO&gt;NMP&gt;DMF&gt;DEF&gt;γ-丁内酯&gt;环己酮&gt;乙酸乙酯&gt;（1,4-二氧六环、水）。

在二元混合溶剂DMSO/H<sub>2</sub>O、DMF/H<sub>2</sub>O中的溶解度随着温度的升高而增大,且随二元混合溶剂中DMSO、DMF含量的增加而增大;在DMSO:H<sub>2</sub>O=2:1（体积比）中的介稳区宽度随着温度的升高、降温速率的减小和搅拌速率的增大皆变窄。

对FOX-7在8种不同的溶剂体系中进行重结晶。

结果表明,溶剂种类对FOX-7重结晶形貌的影响很大,不同溶剂中重结晶可得到棒状、片状、块状、梳形和聚晶等晶形,其晶体粒径也从几十到几百微米不等,其中分别以二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺为溶剂时,均可以得到块状晶体,但得到的晶体形貌和粒度大小较难控制。

炸药研究报告

炸药研究报告

炸药研究报告
标题：炸药研究报告
摘要：
炸药是一种能够产生巨大能量释放和瞬时爆炸的化学物质，具有广泛的应用领域，如军事、矿业、建筑等。

本报告对炸药的研究进行了综述，包括炸药的定义、分类、制备方法、性能以及潜在的安全风险。

一、引言
炸药作为一种高能物质，它的研究对于各个领域的发展起到了重要作用。

本节对炸药的定义和重要性进行了阐述。

二、炸药的分类
炸药根据其化学成分和性能可以分为爆炸性炸药、燃烧性炸药和混合性炸药。

本节对各种炸药的特点和应用进行了介绍。

三、炸药的制备方法
根据不同的炸药类型，制备方法也各不相同。

本节对传统的制备方法和现代的合成方法进行了介绍，并对各种方法的优缺点进行了总结。

四、炸药的性能
炸药的性能直接影响其爆炸能力和应用领域。

本节对炸药的爆速、爆功、气体生成和灭菌效果等性能进行了研究和分析。

五、炸药的安全风险
炸药的制备、储存和使用都存在一定的安全风险。

本节对炸药的潜在风险因素进行了分析，并提出了相应的安全措施和管理方法。

六、结论
炸药作为一种具有重要应用价值的高能物质，其研究对于各个领域的发展至关重要。

本报告对炸药的定义、分类、制备方法、性能以及潜在的安全风险进行了综述，并提出了进一步的研究方向和建议。

关键词：炸药、分类、制备方法、性能、安全风险。

新型高能炸药TKX-50的结晶研究

新型高能炸药TKX-50的结晶研究

新型高能炸药TKX-50的结晶研究5,5’-联四唑-1,1’-二氧羟铵盐(TKX-50)是一种高能量低感度的四唑含能离子盐，性能优于HMX且接近CL-20，有望作为RDX的替代物使用。

本论文针对其在生产中存在晶习较差、粒度分布不均匀的问题，对TKX-50的结晶过程进行了较系统的研究。

第二章为TKX-50晶体形态学研究。

基于TKX-50单晶X-射线衍射数据，通过应用Material Studio软件采用BFDH模型、Growth Morphology 模型和EquilibriumMorphology模型对TKX-50的真空条件下可能的理论晶体形貌进行了模拟预测。

第三章为TKX-50结晶热力学研究。

采用动态法测得TKX-50在不同温度下在溶剂水中和二甲基亚砜中的溶解度；通过高效液相色谱（HPLC）法，为工艺过程中结晶方法的确定提供了所需要的热力学基础数据。

第四章TKX-50结晶动力学研究。

通过使用Material studio中Growth Morphology模型和修正附着能的方法对TKX-50晶体在水、二甲基亚砜、二甲基甲酰胺和N-甲基吡咯烷酮环境中的晶习进行了预测，其结果和实际能较好地吻合。

第五章TKX-50结晶试验研究。

结合TKX-50晶体生长特点以及结晶热力学和动力学数据，针对不同溶剂的性质，选取了适合的结晶方法，确定了有望实现TKX-50球形化的一元溶剂体系和二元溶剂体系。

第六章TKX-50球形化工艺研究。

考察了实验过程中多种操作因素对TKX-50结晶过程的影响，确定出了TKX-50球形化最佳操作条件。

结果表明，超声波可以改善TKX-50的晶习、粒度分布，提高了TKX-50的质量。

上述研究结果可为进一步工业化生产提供依据。

以上研究内容均未见相关文献报道。

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高能炸药性能——理解有限长度反应区的效应John B. Bdzil, Tariq D. Aslam, Rudolph Henninger, and James J. Quirk高能炸药（即能量密度极高的炸药）的作用是驱动核武器初级的内爆。

这要求高能炸药的爆炸行为要很精确。

因此，精确预测各种条件下能量的释放过程是我们认证核武库中核武器的安定性、可靠性和性能时面临的一个重要问题。

本文总结了在研究高能炸药性能问题方面的进展：在复杂的三维几何形状中预测高能炸药的爆轰结果。

同时我们也简要介绍了对炸药安定性（意外点火）和可靠性（能重复响应规定的刺激信号）问题的研究工作。

炸药属于易燃物，被称为含能材料，也就是说，它是燃料和氧化剂以分子形式混合的物质。

这类材料对燃烧提供全程支持，其中包括普通燃烧，如火柴头的燃烧。

普通燃烧是一个耦合的物理化学过程，在此过程中，有一个将未燃烧的含能材料与已燃烧的含能材料相隔离的燃烧界面，该界面以波的形式穿过样品。

放热化学反应开始于火柴头的表面，并燃烧外层材料。

释放的热量通过热传导传给相邻未反应的材料层，直到第二层材料点火燃烧，这种一层接一层的燃烧过程，一直持续到整个样品都燃烧完。

燃烧波的传播速度相对较低，这是由两层之间能量的传输速率和各层的局部放热化学反应速率决定的。

炸药的燃烧方式却大不相同，它进行的是称之为爆轰的非常高速的燃烧。

与普通燃烧波一样，爆轰波从材料的化学反应中获得能量，但其能量的传播方式不是热传导，而是高速压缩波，或冲击波。

高压爆轰波在材料中以超音速传播，将材料转化成高温高压的气体产物，该产物能以惊人的速度做机械功。

图1为冲击压缩形成爆轰波的过程，在冲击波后跟随着一个自持的Zeldovich-von Neumann-Doring(ZND)爆轰反应区。

炸药所能释放的能量多少取决于其能量密度和爆轰波速度。

固体高能炸药（如核武器中所使用的高能炸药）的爆轰速度约为8,000 m/s，是炸药中声速的3倍；其释放的能量密度高达5MJ/kg；其初始物质密度约为2,000 kg/m3。

上述三个值的乘积为一个巨大的功率密度值：80,000,000 MJ/m2s或8×109 W/cm2。

作为比较，爆轰在100 cm2表面积上的产生的功率水平相当于整个美国发电能力的全部功率水平！正是固体炸药这种极快的能量释放速率，使它具有非常独特的用处。

传统的武器编码长期使用简单的Champman-Jouguet(CJ)模型来计算高能炸药的性能。

这种经典的一维爆轰模型，假定化学反应速率是无限大的（因此反应区的长度为零，而非如开篇图和图1中的有限值）。

在此假设下，可推得爆速为常数。

而且，爆速D CJ 和爆压P CJ的值与初始冲击强度无关，只取决于爆轰波阵面前后炸药的某些特定性质，即未反应炸药的初始材料密度，炸药释放的能量密度以及反应产物的压力－体积(P－v)关系函数（称为物态方程，或EOS）。

在CJ条件限制下，炸药性能问题简化为给出爆轰气体产物的精确的物状态程E g(P,v)的问题（见图2）。

本文中，我们的把重点放在炸药性能问题的另外一方面：即建立包含有限的化学反应速率效应的精确三维爆轰模型，因而在爆轰波阵面之后有一个有限长度的反应区。

图1 ZND爆轰波的形成及传播(a) 一维（平板）实验不同时刻的示意图。

实验中，飞板碰撞立方体炸药的表面(t=t0)产生平面冲击波(t=t1)，冲击波逐渐加速(t=t2)，最后(t=t3时刻)，当冲击波扫过炸药，并使其以有限速度向流动释放化学能时，形成一个稳态爆轰。

(b) 相应的不同时刻的压力－距离图显示出，在t=t1时刻原本是惰性的冲击波，在t=t3时刻发展成为经典的一维ZND爆轰结构的过程，也就是说，冲击波或压力在ZND点中断，其后的反应区中的压力逐渐减小，直到CJ点，即由CJ模型预测出的压力点（见文中的介绍）。

(c) 最初位于(b)中冲击波阵面位置的材料粒子的压力-时间曲线图。

图中为实验实测的粒子压力（或速度）时间历史（参见图5，6和7）。

只有最右端的粒子形成完整的ZND爆轰。

注：冲击波最大加速度点（称为爆轰形成点），与压力剖面的变化和阻塞流条件的最早出现（声速条件）相一致（见图3）。

该有限长的反应区具有许多效应，例如，它能影响爆速，进而影响爆轰装置作用在惰性材料的功率水平；它还限制了炸药的最小尺寸以及引起爆轰的最小输入压力特别是在爆轰波需要绕角传播的装药形状中，如小的雷管附近，限制更加明显。

我们一直在开发的模型是特别设计的，它可同时用于传统编码和研究武器性能的先进模拟与计算(ASCI)的高保真编码。

这些被称为爆轰冲击动力学(DSD)的模型是小尺度模型，不需要对反应区进行显式模拟，因此也不需要大量的计算时间，就能捕捉到反应区的物理性质。

尽管这些模型具有较好的模拟三维爆轰流的技术水平，但它们只能预测标准条件下均匀炸药中的爆轰传播。

也就是说，它们不能完全解释目前实际使用炸药的不均匀性对爆轰的影响。

因此，我们在本文中展望了未来的爆轰传播模型：它考虑了不均匀性，并仍能实际运用于武器性能研究。

图2 由CJ爆轰中可得到的最大功模拟炸药的性能需要使用Eg(P,v)物态方程。

通常，在是由热力学变量Eg，P和v所定义的状态空间内，沿着一条约束曲线（等熵曲线Ps(v)，或冲击雨贡纽曲线P H(v)）来进行测量。

要表征爆轰所能作的最大功（图中阴影部分），在已知D CJ和P CJ的情况下，我们只需要确定其主要部分或爆轰产物的CJ等熵膨胀线P SCJ(v)。

图中的两条曲线是爆轰瑞利线（红色）和爆轰产物等熵膨胀线P SCJ(v)。

等熵线以下的面积（截止到一定压力值）减去瑞利线以下的面积（由冲击波压缩炸药所作的功）就是炸药能作的最大机械功。

对于高性能的单分子炸药（如HMX）来说，最大功与可用的爆炸能量的比相当高（超过90%）。

我们通过实验来测量等熵线，并构造出了爆轰产物的物态方程Eg(P,v)，它是所有描述爆轰如何对其周围介质作功的模型的重要组成部分。

我们正致力于寻求确定Eg(P,v)状态方程的更好的理论和实验方法。

图3 有限长度的自持反应区自持爆轰反应区在许多方面都像一台火箭发动机。

该反应区被限制于爆轰波阵面的冲击表面和一定距离后的阻塞流表面之间。

这两个表面将反应区与其前后的区域隔开，由此保持其极高的压力。

如果一个人站在爆轰波阵面上往后看，他会发现：随着距离的增加，越来越多的热量增加到流体中，将流体的速度加速到声速C CJ，其工作原理类似于喷嘴对火箭的作用。

爆轰过程爆轰波扫过炸药时是怎样到达并保持如此巨大的功率水平的呢？爆轰波阵面后的巨大压力（几十万个大气压，即几十万巴）和温度（2,000K到4,000K）来源于化学能的极快释放。

在不到百万分之一秒的时间内，反应就完成了90%。

由于能量的快速释放，反应区非常短。

但压力是怎样保持的呢？如图3所示，反应区被两个表面限制，这两个表面从反应区前后将不同区域隔开，由此在反应区中保持了极高的压力。

第一个表面是引发反应的冲击波表面。

由于它相对于未反应炸药以超音速传播，因此阻止了冲击波前的任何压力泄漏。

第二个表面是声速表面（图中标记为阻塞流状态），它相对于移动的冲击波阵面坐标以当地声速运动。

为了解释该表面的效应，我们假设一个观察者站在冲击波阵面上与冲击波阵面一起运动，当他从前往后看时，他会看到释放进入反应区的能量的增加是反应区长度的函数。

释放出的能量使流体加速离开冲击波阵面，并使压力降低，这与火箭喷嘴使气体加速喷射离开，从而推进火箭的情况类似。

反应完成后，反应区末端的流速相对于运动的冲击波阵面为当地声速，即C CJ。

于是，流动被阻塞，进而阻止了反应区中压力的进一步降低。

这两种效应统称为惯性约束。

理解音速表面惯性约束的另一种方法是要注意到，在冲击波阵面参照系中，反应后的区域（在音速表面左方）中流动是超音速的。

所以，反应区与其后面的流动中产生的扰动流基本上相互隔开。

爆轰与其环境隔离后，爆轰波便自主传播，传播过程中只受反应区中发生事件的影响。

真实炸药与理想炸药一种对实际工程（采矿、核武器或现代灵巧弹药）有用的炸药，其在通常环境状态下的化学反应速率必须为零；但在冲击波作用下，当炸药中的压力和温度大大增加时，其化学反应速率又必须极快。

如上所述，在经典的CJ模型中，冲击波阵面扫过后，化学反应速率是无限的，反应区长度趋于零，爆轰波以恒定速度和压力在炸药中传播。

而在实际情况中，我们在各种场合下使用的炸药的行为与理想CJ模型不同，它们的反应速率是有限的。

这种情形实在是非常侥幸。

如果反应速率无限快，反应区长度为零，那么即使炸药中一个极小的区域受到高温或高压的作用时，都将引发整块炸药的爆轰。

如硝化甘油之类的炸药就以这种极度敏感性著称。

由于实际炸药的反应速率和反应区长度大大依赖于压力和温度，炸药在弱初始冲击波作用下的起爆过程中将经历一个非稳态过程。

如果样品是一定厚度的平板（图1中的L1），但侧向是无限的（L2→∞），冲击波经过该平板的时间与非稳态持续时间相比可能非常小，因此不会产生爆轰。

反言之，要在一个厚度有限，并且反应区长度也有限的样品中引爆炸药，冲击波必须有一定的强度。

正是这种有限的反应区长度，降低了炸药的感度，才保证了实际操作中炸药是足够安全的。

事实是实际炸药样品的侧向尺度有限（图1中的L2）,这也降低炸药的感度。

反应区释放的部分能量从与爆轰波的传播方向相垂直的炸药的侧面泄漏出去，从而减小了维持冲击波向前传播的能量。

如果能量泄漏太多，爆轰就会停止。

因此，炸药的反应区越长，它就越难起爆，或者说炸药就越钝感（和安全）。

控制炸药感度的一种方法是控制与局部反应速率相对的“有效”或整体反应速率。

诺贝尔（Alfred Nobel）使用该技术将液体炸药硝化甘油变成了胶质炸药。

硝化甘油是一种感度极高的炸药，原因是其粘度很高，从而更容易形成气泡。

当这些气泡塌陷时，会产生局部高压和高温，称为热点。

热点是快速局部反应的引发点，热点导致局部爆轰，局部爆轰向其它未反应炸药传播，直到炸药全部发生反应。

诺贝尔在硝化甘油中添入高渗透性的硅，将其变成膏状物，从而抑制小气泡的形成，大大降低了炸药的感度。

在LANL，我们做的工作刚好与诺贝尔相反。

我们以一种十分钝感的炸药为原始材料，将其制成小颗粒状来增加感度，小颗粒将是化学反应热点产生和随后爆轰的中心。

HMX是典型的钝感、高质量、高能量密度的固体炸药。

要引爆一块厚为几厘米、基本没有物理缺陷的这类炸药的单晶体，需要输入的冲击压力为几十万巴(Campbell and Travis 1985)。

图4 非均质高能炸药的亚结构(a) 是PBX 9501颗粒状基本结构的显微图；(b) 数值模拟给出了快速压缩加载条件下，非均质炸药中的温度分布情况；(c)详细显示了PBX 9501类炸药承受冲击波作用时，产生的热点的发展情况。