冷压成型压力对HMX基PBX微结构影响的SANS研究

摘要

为了探索冷压成型压力对高聚物粘结炸药(PBX)微结构的影响,采用衬度变换中子小角散射(SANS)技术测试了不同压力成型奥克托今(HMX)基PBX的中子小角散射信号,利用Porod定理获得了样品中炸药晶体-粘结剂-孔洞三者之间界面面积随成型压力的演化。结果表明,成型压力由64MPa增加至178MPa时,样品密度由1.55g·cm^-3增加至1.72g·cm^-3,HMX与粘结剂之间的界面结合率由23.7%增加至26.7%,单位质量PBX内部总界面面积Stotal减小6.1%(实验误差3%),HMX与粘结剂之间的界面面积SHB增加15.2%,HMX与孔洞之间的界面面积SHV基本不变,而粘结剂与孔洞之间的界面面积SBV则下降38.0%,表明这个过程中造型粉和粘结剂被逐渐压实;成型压力由178MPa增加至382MPa时,样品密度增加至1.79g·cm^-3,HMX与粘结剂之间的界面结合率增加至42.3%,Stotal减小11.2%,SHB增加49.0%,SHV减少25.8%,SBV下降45.5%,说明这个过程中除了造型粉和粘结剂被压实外,还有大量的粘结剂流动至HMX晶体表面。此外,成型压力由64MPa增加至382MPa时,SHV与SHB之和(即单位质量PBX样品内HMX炸药晶体总的界面面积)基本保持不变,说明该冷压过程并未导致HMX晶体大量穿晶破碎,这与光学显微观察结果一致。