熔铸型小临界尺寸传爆药的配方设计及其装药工艺研究

摘要

本文以3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱（DNTF）/TNT为熔铸载体、奥克托今（HMX）为固相炸药、Estane5703及微晶蜡为性能改进添加剂，在综合考虑配方的能量性能、安全性能、传爆性能和工艺性能的基础上，设计了一种熔铸型小临界尺寸传爆药配方。采用Procast软件对熔铸炸药的微注射装药过程的进行了数值模拟，并对其在微小尺寸爆炸网络沟槽中的装药工艺进行了初步研究。主要研究内容如下：
　　首先，利用Procast软件对熔铸炸药在微小尺寸爆炸网络沟槽中的装药过程的进行了数值模拟。结果表明，注射时间和爆炸网络沟槽模板温度是注射成型质量控制的关键因素；在注射过程中，注射器内壁受到药剂的静压力作用，静压力大小与熔铸炸药中固液比有关，固液比越大，静压力越大。结合数值模拟结果，设计了一套熔铸炸药微注射装药装置，该装置主要的设备有：恒温水浴（加热源），压机（注射速度控制器），金属注射器（能承受高静压力）。装药实验表明，该装置能够完成熔点在75℃～94℃之间的熔铸炸药的沟槽装药。
　　其次，采用文献调研和实验相结合的方法对熔铸型小临界尺寸传爆药配方组分进行了筛选，优选的配方组成为DNTF/ TNT/ HMX/ Estane5703/微晶蜡。通过喷射细化法、气动喷雾细化法及喷雾干燥法细化对原料HMX粒子进行了细化，并利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）对其细化处理后的粒子进行了表征。结果发现，三种方法都能将 HMX粒子细化到1μm，而喷雾干燥法细化法甚至可达到纳米尺寸。前两种方法处理后 HMX粒子呈扁平或者多面体形状，后者喷雾干燥法细化法处理后的HMX粒子呈微球型。
　　再次，对不同配比熔铸型小临界尺寸传爆药配方的配方能量性能，流变性能，传爆性能及安全性能进行了测试。测试结果表明，微晶蜡可以改善配方药剂在沟槽中的装药流变性能，当其质量含量为2％效果较佳；配方中DNTF的含量超过40wt.%时，配方不能通过GJB2178A-2005中所规定的冲击波安全性试验。最终的优化配方质量比DNTF/TNT/HMX(微球)/Estane5703/微晶蜡=34.8/23.2/38/2/2。
　　最后，对优化的熔铸型小临界尺寸传爆药配方的性能进行了测试。结果表明：传爆药配方的撞击感度特性特性落高（H50）为38.6 cm，能够通过GJB2178A-2005中所规定的冲击波安全性试验，在0.7 mm*0.7 mm的直线沟槽中能够稳定传爆，在0.8 mm*0.8 mm的900拐角沟槽中能够稳定传爆。该传爆药配方在5 mm直径药柱中装药密度为1.68 g/cm3，爆速为8228m·s-1，在0.8 mm*0.8 mm直线沟槽中装药密度为1.70 g/cm3，爆速为7812 m·s-1。

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1 绪论

1.1 课题的研究意义及背景

1.2 国内外研究状况

1.3 课题主要研究内容

2 熔铸炸药微注射装药工艺的数值模拟与设计

2.1 引言

2.2 熔铸炸药微注射装药工艺数值模拟研究

2.3 熔铸炸药微注射装药设计

2.4 熔铸炸药微注射装药工艺研究

2.5 本章小结

3 熔铸型小临界尺寸传爆药的配方设计

3.1 引言

3.2 熔铸型小临界尺寸传爆药配方组分筛选

3.3 熔铸型小临界尺寸传爆药配方的材料准备

3.4 熔铸型小临界尺寸传爆药的基础配方设计

3.5 熔铸型小临界尺寸传爆药配方的优化

3.6 本章小结

4 熔铸型小临界尺寸传爆药配方性能研究

4.1 引言

4.2 熔铸型小临界尺寸传爆药配方性能计算

4.3 熔铸型小临界尺寸传爆药配方性能测试

4.4 本章小结

5 结论

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢