铝粉粒度和爆炸环境对含铝炸药爆炸能量的影响

含能材料大家族的战斗主力——猛炸药走进含能材料大家族系列专题稿件（四）——战斗主力：猛炸药我们知道，含能材料根据其用途和性质的不同，可分为火药、炸药、火工药剂和烟火药等，在各种分类中，炸药是人们最为熟悉的词语，甚至多数情况下，会将所有的含能材料笼统的称之为炸药，但实际上，炸药的学名为“猛炸药”，从名字上就可以看出，猛炸药和其他含能材料，最大的区别就体现在一个“猛”字。

从热力学的角度来说，炸药是一种相对不稳定（亚稳态）的物质，在外界能量的作用下，能够自行发生急剧的化学变化，在极短时间内突然释放大量的能量，产生的爆炸产物快速向四周膨胀，产生强冲击波，造成对周围介质的破坏，这个过程称之为化学爆炸，在化学爆炸的过程中，根据反应速率的快慢和化学反应波的形式，分别会发生爆轰、爆燃和快速燃烧的现象，并在一定条件下会相互转化，比如在起爆药一章就曾描述过起爆药的燃烧转爆轰的过程。

猛炸药与其他的含能材料相比，最大的特征为爆炸的主要形式是爆轰，一旦被起爆，就会产生较高的爆速和强烈的破坏威力；另一方面，猛炸药的感度一般较低，在日常的振动和轻微碰撞时，均能保持稳定，使用时，通常需要借助起爆药的作用才能激发爆轰。

炸药按照组成，可以分为单质炸药和混合炸药两大类。

顾名思义，单质炸药是指单一成分的化合物类炸药。

这种炸药的分子内有特殊的分子基团，具有不稳定性，在外界一定的热能和机械能的刺激下即可分解，引起爆炸反应。

例如三硝基甲苯（TNT）、三硝基苯酚（苦味酸）、三硝基苯甲硝铵（特屈儿）、环三亚甲基三硝铵（黑索金、旋风炸药）等都是具有一个或多个硝基的化合物。

实际上，单质炸药在多数情况下，并不能同时满足功能性、工艺性、安全性等各项指标。

根据对炸药的爆炸性能、安全性能、力学性能、耐环境性能的各种要求，往往在单质炸药中加入其它添加剂以提高炸药的综合性能。

TNT和黑索金以不同比例组成的梯黑炸药，是军事上运用最广泛的一种混合炸药，而钝化黑索金，则是由黑索金和石蜡组成的粒装混合炸药。

混合炸药及装药工艺复习题一单项选择题1.下列炸药中属于单质炸药的是（）。

A. 熔黑梯-906B. TNTC. HBX-3D. PBX95011.扰性炸药GI-920炸药装药工艺中，手工刮板以后，修饰之前的主要工序是（）。

A 正常化处理B 等静压C 三辊研磨D 工装准备2.对熔融的梯黑炸药悬浮体而言，一般情况下，温度越高，粘度：（）A. 越大B.不变C.越小D. 固化3.熔态炸药在模具或弹体中，其自然冷却的凝固次序是：（）A. 由里到外B.里外同时进行C.从上至下D.由外到里4.熔黑梯炸药装药产生缩孔的主要原因是（）A. 补缩不足B. 冒口过大C. 环境温度过低D.药温过高5.石蜡作为钝感剂是因为（）A. 收缩率大B. 熔点低C. 比重比水小D.熔化后透明6.在块铸法中，装填预制药柱主要目的是（）A.保持药温B. 增加药液粘度C. 减少装药缩孔D.减少装药裂纹7.选用两种RDX炸药颗粒进行级配时，一般按如下比例可以得到较小熔药粘度：()A. 大颗粒70%小颗粒30%B. 大颗粒25%小颗粒75%C. 大颗粒35%小颗粒65%D. 大颗粒30%小颗粒70%8.ROTL炸药在熔药浇铸前，HMX要选用粗细颗粒目的是（）A. 除去消除静电B.便于配料C.改变装药感度D.改善流动性9.熔铸炸药浇注时，采用冒口漏斗是为了解决（）A. 气孔B. 渗油C. 裂纹D. 缩孔10.可浇注固化PBX炸药在混药捏合过程中药加入稀释剂（比如苯乙烯），目的是（）A. 作为炸药组分降低感度B. 使添加剂混合均匀C. 起包覆主炸药颗粒作用D. 增加固化速率11.在高聚物粘结炸药中，加少量TNT炸药是为了（）A.增加能量B.降低感度C.降低固化温度D. 提高成型性能12.下面的说法当中那个是正确的？（）A.在传热条件相同时，热应力随圆柱半径R的增加而减小，所以小型药柱易产生裂纹B.在传热条件相同时，热应力随圆柱半径R的增加而增加，所以大型药柱易产生裂纹C.在传热条件相同时，热应力随圆柱半径R的增加而增加，所以小型药柱易产生裂纹D.在传热条件相同时，热应力随圆柱半径R的增加而减小，所以大型药柱易产生裂纹13.压制药柱的质量和密度与造型粉有关，下面影响因素最大的是造型粉的（D）A .水份B .灰份C .颗粒度D .松装密度14.熔铸炸药浇注时加冒口补缩的根本原因是（D）。

铝粉尘爆炸
铝是一种活泼有色金属，常温下体积较大的单质铝会与空气中的氧气发生化学反应，在其表面生成层极薄的、致密氧化膜，而阻止氧气渗入这层膜和内部的单质金属铝继续反应。

当金属铝被粉碎成极微小颗粒，能够悬浮于空气当中，并呈现较高的均匀的分散状态时。

而且浓度又处于合适范围。

单个或几个微小颗粒和氧气的缓慢化学反应，产生的热量就会引发周围更多的颗粒继续反应，产生的热量就会更多。

这样一直发展下去，反应规模就会不断加大，剧烈起来，以至于发生爆炸。

也就是通常讲的链式反应。

当爆炸发生时，空气也被加热，压力急剧升高，急剧膨胀，发生音爆。

把它的高温热量传给周围的其它物体，引起这些物体燃烧。

急剧膨胀热的空气的高压高速压力波遇到物体的阻挡时，其机械能就可以摧毁这些物体的结构，使其发生破裂，移动，使压力能释放，当热空气膨胀到压力接近大气压力时，破坏作用也就终止了。

铝粉尘的颗粒越小，形状越奇特，它的比表面积越大，它所蕴含的表面能越大；在助燃空气当中分散的越均匀，浓度越接近化学反应比例；空气越干燥，风速越小，温度越高；粉尘浓度越有利于链的生成、传递；爆炸越容易发生，越激烈，越剧烈，破坏力越大。

有时虽未发生自爆，但稍微遇到
明火，也会被引爆。

把这些因素中的一个或多个减弱，或消除就能阻止爆炸发生。

铝粉的爆炸下限
铝粉，俗称“银粉”，即银色的金属颜料，以纯铝箔加入少量润滑剂，经捣击压碎为鳞状粉末，再经抛光而成。

铝粉质轻，漂浮力高，遮盖力强，对光和热的反射性能均好。

经处理，也可成为非浮型铝粉。

铝粉可以用来鉴别指纹，还可以做烟花。

铝粉由于用途广、需求量大、品种多，所以是金属颜料中的一大类。

一、物化性状和用途：无气味。

银白色金属粉末，自燃温度：5900℃，粉尘爆炸下限：40mg/m。

用来制造：油漆、油墨、颜料和焰火，也可用作多孔混凝土的添加剂。

铝还可作为治疗和医药用品，此外还用于汽车和飞机工业。

二、毒性：该品无毒，对呼吸道有致肺纤维化作用。

最高容许浓度：4mg/m。

三、短期暴露的影响：吸入：高浓度粉尘会刺激呼吸道粘膜。

眼睛接触：细小尘粒一般没有刺激，大的尘粒会有一些摩擦性刺激。

口服：在工作场所正常进入口腔的剂量无毒性反应。

大量吞服粉尘则对肠胃有摩擦性刺激。

高含铝炸药能量释放规律及表征
本文主要通过理论计算、开放空间静爆试验、有限空间静爆试验和水下爆炸试验四种方法,研究主体组分对高含铝炸药爆炸能量的影响,指导配方设计。

通过理论计算,获得主体组分对高含铝炸药爆速、爆压、爆轰热、爆热、爆温和燃烧热变化规律。

通过开放空间静爆试验,分析RDX/(RDX+AP)值及含铝量对高含铝炸药能量释放的影响。

分析了主要组分对冲击波的超压、冲量和爆炸火球的最高温度、最大直径的影响。

通过有限空间静爆试验,研究含铝量对高含铝炸药能量释放的影响,分析了冲击波超压和冲量变化规律。

设计了多谱线测温系统的标定方法,得到了铝粉爆燃状态下辐射信号,从而对高含铝炸药爆炸温度展开动态测量,结果表明其爆炸温度能够达到3300K,后燃温度能够较长时间保持在1500K以上,得出了高含铝炸药爆炸温度及后燃温度随含铝量的变化规律；并从爆炸温度角度分析了高含铝炸药的爆炸过程。

水下爆炸是测量高含铝炸药能量最为适合的方法,通过水下爆炸试验分析了含铝量、气氛种类及气氛压力对高含铝炸药冲击波能、气泡能和总能量的影响。

铝粉爆炸是指在适当的条件下，铝粉与氧气或其他氧化剂接触时产生剧烈的化学反应，释放大量热能和气体，引发爆炸现象。

其原理可以概括为以下几点：
高反应性：铝粉是一种高度反应性的金属粉末，其与氧气或空气中的氧分子反应能力强。

铝粉在接触氧气时会发生氧化反应，产生热以及铝氧化物。

高能量释放：铝与氧反应时释放出大量的热能。

由于铝粉具有大比表面积和小颗粒尺寸，与氧气接触面积大，导致反应速度快，能量释放迅速，产生高温和高压。

铝氧化物产生：铝与氧反应生成铝氧化物（比如氧化铝），铝氧化物具有稳定性和惰性，形成覆盖物来保护铝粉表面不再和氧气反应。

爆炸气体产生：铝与氧反应时产生大量的气体，包括氮气、氢气和水蒸气等。

这些气体的产生加剧了爆炸的威力和冲击力。

需要注意的是，铝粉爆炸是一种高度危险的反应，需要防止其在不适当的条件下引发爆炸。

在工业生产和实验室中，必须采取合适的安全措施，包括控制粉尘扩散、防止火源接触和提供适当的通风等，以避免铝粉爆炸事故的发生。

纳米铝粉在炸药中的应用研究进展及趋势郭惠丽;张为鹏;黄亚峰;赵东奎【期刊名称】《爆破》【年(卷),期】2024(41)1【摘要】铝粉是火炸药行业中最常用的金属燃料。

相比微米铝粉,纳米铝粉的比表面积、反应活性和反应完全性都高得多。

因此,将纳米铝粉应用于炸药中,无疑将改善炸药的反应完全性,增加炸药威力,提高弹药的毁伤效能。

本文系统综述了纳米铝粉对爆轰性能、安全性能、工艺性能等多种炸药性能的影响。

就爆轰性能而言,纳米铝粉可以提高混合炸药几乎所有的爆轰参数,包括爆速、爆热、空中爆炸的冲击波超压峰值、水下爆炸的总能量、燃料空气炸药的爆炸压力峰值和爆炸压力上升速率、金属加速能力、纵火能力、作功能力及猛度等,可以全方位提高混合炸药的毁伤效果。

但是,由于部分研究者选用的纳米铝粉有效铝含量差异较大,常常得出不同的结论。

就安全性能而言,纳米铝粉的引入提高了混合炸药的撞击感度、摩擦感度、冲击波感度、热感度等,显著降低了炸药的点火能,并且对常用炸药(如TNT、RDX、HMX、CL-20、NG、TATB等)热分解有促进作用,导致纳米炸药的引入对混合炸药的安全性能有不利影响;就工艺性能而言,在浇注固体炸药体系中,纳米铝粉增加了浇注固体炸药体系的粘度,降低了压装炸药体系中炸药药柱的密度,纳米炸药的引入恶化了混合炸药的工艺性能。

本文指出,由于纳米铝粉的比表面积大、反应活性高,从制备到储存的各个环节极易氧化,造成纳米铝粉的有效铝含量急剧降低,是部分研究者得到错误结论的一个重要原因。

因此,应深入研究纳米铝粉的制备方法和存储条件,使纳米铝粉在炸药中充分发挥效能。

【总页数】13页(P159-171)【作者】郭惠丽;张为鹏;黄亚峰;赵东奎【作者单位】西安近代化学研究所【正文语种】中文【中图分类】TB31;TJ55【相关文献】1.纳米铝粉在炸药中的应用概述2.含微/纳米铝粉燃料空气炸药爆炸特性3.纳米Fe_(2)O_(3)对温压炸药中铝粉爆炸特性的影响4.纳米铝粉掺杂太安炸药的激光烧蚀特性5.纳米铝粉的反应性研究进展及趋势因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

铝粉遇水会发生爆炸的条件(二)铝粉遇水会发生爆炸的条件引言铝粉是一种常见的金属粉末，它在工业生产和实验研究中具有重要的作用。

然而，铝粉遇水后可能会引发爆炸，并造成严重的安全隐患。

本文将探讨铝粉遇水发生爆炸的条件，并提供一些建议，以确保安全使用铝粉。

导电性与细粉产生•铝粉是一种良好的导电体，具有很高的电导率。

•细粉的铝粉能够更快地与水接触和反应。

粉尘爆炸•铝粉遇水后，会发生剧烈的氧化反应，产生大量的气体和热量。

•高温和高压会引起周围空气中的粉尘爆炸，形成火焰和冲击波。

粒度和表面积•铝粉的粒度越小，表面积就越大。

•更大的表面积意味着更多的铝粉与水相接触，反应更强烈。

水的数量•水的数量越多，与铝粉发生反应的面积也就越大。

•如果水的数量超过了铝粉能够提供的氧气量，就可能导致爆炸。

空气中的氧气•铝粉遇水时需要氧气来进行氧化反应。

•当空气中的氧气浓度达到一定程度时，铝粉遇水的爆炸风险将增加。

温度与点火源•高温和点火源是引发铝粉遇水爆炸的重要条件。

•例如，当铝粉与水接触时，外部热源如明火、高温表面或火花可能引发爆炸。

安全建议•在使用铝粉时，应选择合适的场所，避免火源和高温区域。

•铝粉应密封存放，并远离水源和潮湿环境。

•当需要处理铝粉时，应戴好防护装备，遵循相关操作规程。

•在处理铝粉时，应注意控制环境中的温度和氧气浓度。

结论铝粉遇水发生爆炸的条件包括导电性、粉尘爆炸、粒度和表面积、水的数量、空气中的氧气、温度和点火源等。

合理控制这些条件，采取相关的安全措施，是确保安全使用铝粉的必要步骤。

我们应时刻警惕铝粉遇水爆炸可能带来的风险，并严格遵循相关安全规定，以确保人身和财产的安全。