金属粉对HMX粉尘云最小点火能及火焰传播规律的影响

摘要

HMX作为综合性能最好的单质炸药之一，被广泛应用于军工、航空航天等行业中，而在含能材料中加入金属粉，已经成为改良其性能的重要手段，所以研究金属对HMX危险性的影响具有一定价值。 本文使用1.2L哈特曼管系统及高速摄影仪等装置，选用在含能材料中已有较多研究与应用的Al、Ti、Zr三种金属粉，探究其对HMX粉尘云最小点火能及其火焰传播规律的影响，研究结果表明： (1)8μm、14.57μm两种粒径的HMX粉尘，在500-1000g/m3质量浓度范围内，随着质量浓度的增大，粉尘云最小点火能逐渐减小；质量浓度为800g/m3时，14.57μm的HMX粉尘云最小点火能随空气湿度的增大，以先减小后增大的规律变化，并在空气湿度为30%时，粉尘云最小点火能达到最小值，大小为50.30mJ。 (2)在一定质量浓度条件下，加入少量的Al、Ti、Zr金属粉，能够降低HMX粉尘云的最小点火能；其中铝粉质量分数为20%时，混合粉尘云最小点火能最小，大小为32.62mJ；金属粉质量分数同为20%时，对HMX粉尘云最小点火能降低作用由大到小排序依次为Al＞Ti＞Zr。 (3)平均粒径为8μm、14.57μm、35.24μm、60μm的HMX粉尘云的火焰高度及传播速度最大值均随粉尘云质量浓度的增加而增加。粉尘云火焰高度最大值在各质量浓度下，均随粉尘粒径的增大，以先增大后减小的规律变化；火焰最大传播速度在低质量浓度条件下，随粉体粒径的增大以下减小后增大的规律变化，而在高质量浓度条件下，随粉体粒径的增大而单点减小。另外，对试验结果进行方差分析，数据表明粉尘云质量浓度与粒径对火焰高度最大值分别有高度显著与较显著影响，两者对火焰最大传播速度均有高度显著的影响。 (4)在质量浓度与粉尘粒径等条件一定的情况下，加入Al的HMX粉尘云火焰高度与传播速度最大值均随Al质量分数的增大，以先增大后减小的规律变化，当Al质量分数为30%时，火焰高度及传播速度最大值最大，分别为508.457mm与65.361m/s；加入不同质量分数Ti的HMX粉尘云火焰最大传播速度有明显降低，当Ti质量分数为40%时，粉尘云火焰高度最大值有所降低；加入Zr的HMX粉尘云火焰高度及传播速度最大值随Zr质量分数的增大，以先增大后减小的规律变化，当Zr质量分数为30%时，火焰高度及传播速度最大值最大，分别为500.912mm与67.041m/s；三种金属粉中Al、Zr对HMX粉尘云的火焰传播有一定的促进作用，而Ti基本没有促进作用。

目录

声明

1 绪论

1.1研究背景

1.2国内外研究现状

1.2.1粉尘爆炸特性的研究现状

1.2.2金属对火炸药性能影响的研究现状

1.2.3粉尘云火焰传播规律的研究现状

1.3本文研究内容

2 金属粉对HMX粉尘云最小点火能影响的试验研究

2.1 试验系统及试验方法

2.1.1 试验系统

2.1.2 试验方法

2.2 HMX粉尘云最小点火能的变化规律

2.2.1 质量浓度对HMX粉尘云最小点火能的影响

2.2.2 空气湿度对HMX粉尘云最小点火能的影响

2.3 金属粉对HMX粉尘云的最小点火能的影响

2.3.1 Al-HMX混合粉尘云最小点火能规律

2.3.2 Ti-HMX混合粉尘云最小点火能规律

2.3.3 Zr-HMX混合粉尘云最小点火能规律

2.4 本章小结

3 HMX粉尘云火焰传播规律的试验研究

3.1试验系统及试验方法

3.1.1 试验系统

3.1.2 试验方法

3.2 HMX粉尘云最低爆炸浓度的测量

3.3 HMX粉尘云火焰传播规律

3.3.1 质量浓度对HMX粉尘云火焰传播速度及火焰高度的影响

3.3.2 粉体粒径对HMX粉尘云火焰传播速度及火焰高度的影响

3.3.3 试验结果的方差分析

3.4 本章小结

4 金属粉对HMX粉尘云火焰传播规律影响的试验研究

4.1 试验装置与试验方法

4.1.1试验装置

4.1.1试验方法

4.2 金属与HMX混合粉尘云火焰传播规律

4.2.1 Al-HMX混合粉尘云火焰传播规律

4.2.2 Ti-HMX混合粉尘云火焰传播规律

4.2.3 Zr-HMX混合粉尘云火焰传播规律

4.2.4 三种金属与HMX混合粉尘云火焰传播规律的对比

4.3 本章小结

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 不足与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果

致谢