含硼储氢材料(Mg(BHx)y)在双基硝酸酯炸药中的应用研究

摘要

为研究含硼储氢材料(Mg(BHx)y)在硝酸酯炸药中的应用效果及提高硝酸酯炸药的能量特性，将Mg(BHx)y添加到硝酸酯基质中进行研究。本文通过氧弹式量热、水下爆炸、高速摄影、扫描电子显微镜、特性落高、热重-差示扫描量热(TG-DSC)及绝热加速量热(ARC)等多种测试表征方式，对不同配方的硝酸酯炸药的能量输出特性、后燃性能、炸药爆轰理论、炸药颗粒的分散性能、机械撞击感度、热分解性能及热危险性等性能进行分析研究。
　　由实验可得，爆轰过程中，硝酸酯基质首先发生爆轰反应，释放大量能量，Mg(BHx)y在炸药爆轰过程中发生分解反应，并燃烧放热。燃烧热实验结果表明，添加Mg(BHx)y使炸药能量有一定程度的提高，但是由于Mg(BHx)y未能完全反应，其提高幅度小于理论计算值。虽然小药量燃烧热实验结果不理想，但是在水下爆炸-能量输出实验中，含Mg(BHx)y硝酸酯炸药比同体系含铝炸药总能量提高17.56％，Mg(BHx)y提高硝酸酯炸药能量的能力优于金属铝材料。且水下爆炸-后燃效应实验中，含Mg(BHx)y硝酸酯炸药发生了明显的后燃效应，后燃效应实验能量提高100％以上。
　　热重-差示扫描量热(TG-DSC)实验结果可知，Mg(BHx)y可使硝酸酯基质的放热峰值后移。由于炸药体系氧平衡降低及炸药组分反应不完全，DSC表观放热量降低;且失重率增大，失重率接近体系中Mg(BHx)y的质量分数。实验结果表明，温度达到500℃时Mg(BHx)y未发生分解反应，在900℃高温DSC实验中，在无氧状态下Mg(BHx)y未能燃烧放能。在绝热加速量热(ARC)实验中，Mg(BHx)y能有效提高硝酸酯基质的初始分解温度，提高硝酸酯炸药的表观活化能，并且提高了硝酸酯炸药的热分解速率。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 研究现状

1．2．1 储氢材料的的研究进展

1．2．2 硝酸酯炸药的研究现状

1．3 储氢材料在含能材料中的应用

1．3．1 镁基储氢材料在固体推进剂中的应用

1．3．2 镁基储氢材料在炸药中的应用

1．4 学位论文的主要研究内容

2 储氢材料对硝酸酯炸药能量及机械感度的影响

2．1 样品制备

2．1．1 含硼储氢材料硝酸酯炸药配方设计及制备

2．1．2 含硼储氢材料硝酸酯炸药表观表征

2．2 燃烧热的测定

2．2．1 双基硝酸酯炸药的氧平衡计算

2．2．2 燃烧热的理论计算

2．2．3 燃烧热实验表征

2．3 空中爆炸试验

2．4 水下爆炸试验

2．4．1 水下爆炸试验设备及条件

2．4．2 水下爆炸试验参数计算

2．4．3 水下爆炸试验结果与分析

2．5 机械撞击感度性能试验

2．5．1 实验条件及计算方法

2．5．2 机械撞击感度实验结果

2．6 本章小结

3 含储氢材料炸药的热分解性能研究

3．1 差示扫描量热法(DSC)研究炸药的热分解性能

3．1．1 氩气气氛条件下DSC实验

3．1．2 空气气氛条件下DSC实验

3．1．3 氧气气氛条件下DSC实验

3．1．4 差示扫描量热法纵向比较

3．2 热重-差示扫描量热法(TG-DSC)研究炸药的热分解性能

3．2．1 50～500℃热重-差示扫描量热实验

3．2．2 50～900℃热重-差示扫描量热实验

3．3 本章小结

4 含储氢材料炸药的热分解热力学、动力学特性研究

4．1 仪器原理及实验条件

4．1．1 绝热加速量热仪实验原理

4．1．2 绝热加速量热仪实验条件

4．2 绝热加速量热法实验结果

4．2．1 绝热加速量热法热力学分析

4．2．2 绝热加速量热法动力学分析

4．2．3 绝热加速量热法热危险性分析

4．3 本章小结

5 总结

5．1 结论

5．2 下一步工作展望

致谢

参考文献