熔铸炸药

摘要： 为了探究双呋咱并[3,4-b:3′,4′-f]氧化呋咱并[3″,4″-d]氧杂环庚三烯(BFFO)的熔铸工艺性能,通过DSC实验并结合长时恒温试验,对BFFO的热安全性进行了研究;通过X光透射成像、扫描电镜形貌分析、DSC控制凝固测试等对其凝固性能进行了研究,并与3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)进行了对比。结果表明,BFFO熔融峰温84.7°C,95~135°C的恒温长时加热未见变色发烟,显示良好的熔铸工艺热稳定性。BFFO的起始分解温度为251.8°C,分解峰温339.5°C,β→0时热爆炸临界温度(T_(b))为270.8°C,显示出良好的熔铸工艺热安全性。BFFO具有一种特殊的凝固结晶特性,能以小时为单位,长时间保持熔融状态,显示出非常缓慢的凝固速率。BFFO熔融液相密度为1.659g/cm^(3)(95°C),自然凝固体积收缩率为11.3%。其凝固缺陷集中于药柱顶部补缩区,成型部分整体均匀致密,凝固成型密度1.774g/cm^(3),达到理论密度的94.9%,显示出良好的熔铸凝固成型性能。相比DNTF,BFFO的熔融峰温降低24.8°C,具有更好的熔融工艺性;分解峰温提高62.6°C且分解过程相对缓和,具有更优的热安定性。BFFO的凝固速率显著低于DNTF,具有更好的凝固补缩性能,可以降低铸件的内部缺陷,使凝固成型相对密度较DNTF提高7.8%。

摘要： 采用Compass力场对DNAN基熔铸炸药的结合能、溶度参数进行分子动力学模拟。计算结果表明:DNAN/RDX混合体系的溶度参数大于DNAN/HMX混合体系的溶度参数;当RDX团簇和HMX团簇的直径均大于15×10^(-10) m时,DNAN/RDX混合体系的结合能远大于DNAN/HMX混合体系的结合能。基于ReaxFF-lg力场的分子动力学计算方法,对目标温度为2000~3500 K时DNAN/RDX混合炸药的热分解反应进行研究。结果表明:DNAN分子和RDX分子在高温下的初始分解反应路径均会受到影响;除了两种组分的硝基官能团发生脱落形成硝基官能团的初始反应路径不会受到影响之外,DNAN分子生成CH_(2)O碎片、RDX分子生成HONO和C_(3)H_(3)N_(3)碎片的反应路径均会受到抑制。

摘要： 2,4-二硝基苯甲醚(DNAN)/奥克托今(HMX)熔铸炸药在烤燃过程中会发生DNAN熔化、HMX晶型转变等特征现象。为研究其烤燃响应特性,发展了DNAN熔化-化学反应动力学模型,结合HMX四步化学反应动力学模型,从宏观和细观尺度研究了DNAN基熔铸炸药的熔化、晶型转变及点火响应。宏观计算结果表明:DNAN在约377.00 K熔化,HMX在约450.00 K晶型转变,点火温度为531.34 K,点火位置位于装药上下端面与侧面夹角处环形区域,计算点火时间与实验结果误差为0.5%。基于宏观点火区域进行细观计算,发现点火位置位于HMX炸药晶粒,并得到DNAN熔化、HMX晶型转变等细观分布演化规律,即不同时刻,液相DNAN统计分布呈U形分布,δ-HMX近似正态分布。表明DNAN基熔铸炸药烤燃宏细观数值计算对深入理解含能材料的热点火机理具有重要意义。

摘要： 为了研究高氯酸铵(AP)、硝酸胍(GN)、硝基胍(NQ)、N‑甲基‑4‑硝基苯胺(MNA)、奥克托今(HMX)等含NH_(n)(n=0~4)的化合物影响2,4‑二硝基苯甲醚(DNAN)凝固过程及凝固温度的机制,采用差示扫描量热(DSC)法和光学显微镜法研究了AP含量及不同添加物对DNAN凝固温度的影响;采用显微镜观测了含添加物DNAN试样在薄层中的凝固过程,计算了凝固线速度,获得了试样动态结晶过程特征;采用扫描电镜测试了Φ20 mm药柱断面微观形貌,研究添加物对样品成型性的影响规律;根据结晶热力学理论研究了DNAN凝固焓与凝固温度的关系;分析了含NH_(n)(n=0~4)的化合物对DNAN凝固温度的影响机理并开展了试验验证。结果表明,AP可显著提高DNAN凝固温度,但AP含量及GN、NQ、MNA、HMX等化合物的加入对凝固温度无显著影响;由于凝固温度提高,含AP试样在薄层中凝固线速率最低、结晶为粗大树枝晶。而在体生长时,受结晶潜热影响的纯DNAN微观形貌为柱块状,而含添加物的DNAN试样则显示出结晶细小的特征。分析了DNAN的凝固热力学特征,凝固温度与凝固焓体现出正相关性,且受异质添加物颗粒对非均匀形核的影响。而DNAN凝固温度影响机理及试验验证表明,含NH_(4)^(+)离子的化合物可显著提高DNAN凝固温度。

摘要： 混合炸药是弹药毁伤目标的能源材料,是决定常规武器威力的主要因素。炸药爆轰所产生的高温、高压和爆轰产物高速膨胀能够驱动金属高速运动,可在各种介质中形成爆炸冲击波,并在开放和密闭空间形成高温火焰,从而为各类战斗部毁伤目标提供特定的或综合的毁伤能量。世界大国历来重视混合炸药及装药技术的研发,从一战的TNT熔铸炸药,到二战后的RDX、HMX等高聚物黏结炸药,以及近年来的CL-20、DNTF等更高能量的炸药,形成了多代并存、迭代更新的发展格局。

摘要： 为了对比载体炸药3,4-二硝基吡唑(DNP)和2,4-二硝基苯甲醚(DNAN)以及以其为基的熔铸炸药的性能,制备了不同载体的DNP基熔铸炸药和DNAN基熔铸炸药,系统研究了两种炸药的凝固特性、流变特性、安全性、能量以及力学性能。结果表明,载体炸药DNP和DNAN药柱内部形成的缩松缺陷均似漏斗状,DNP凝固过程中释放的结晶潜热小于DNAN;DNP基熔铸炸药的表观黏度大于DNAN基熔铸炸药的表观黏度;DNP基熔铸炸药的摩擦感度和撞击感度与DNAN基熔铸炸药相当,在强约束条件下两种混合炸药的慢速烤燃试验均发生爆炸反应;DNP基熔铸炸药和DNAN基熔铸炸药的爆速分别为8301m/s和7856m/s,爆压分别为29.6GPa和25.1GPa,格尼系数理论计算值分别为2.84和2.76mm/μs;DNP基熔铸炸药的抗压强度与DNAN基熔铸炸药相当,但前者的抗拉强度优于后者。得出在安全性基本相当的情况下,DNP基熔铸炸药的能量和力学性能优于DNAN基熔铸炸药。

摘要： 为了考察ε-CL-20在熔铸载体炸药中的晶型稳定性,采用中红外漫反射光谱法对ε-CL-20在载体炸药DNTF、DNAN及DNP中的晶型转变行为进行了研究,探讨了ε-CL-20在DNTF熔铸载体中熔混过程晶体结构的影响因素。结果表明:在120°C加热条件下ε-CL-20会转变为γ型,但转晶的速率较慢;在载体炸药的熔液中,ε-CL-20受到热和载体炸药的作用,工艺条件下DNTF对ε-CL-20晶体形貌稳定性起到一定的积极作用,DNAN对ε-CL-20晶型的稳定性无影响,DNP不利于ε-CL-20晶体形貌的稳定,一定程度上促进了ε-CL-20向γ-CL-20转变。

摘要： 为了探究在原子分子层次上含能低共熔物的形成机制,以甲基硝基胍(MeNQ)/硝基胍(NQ)低共熔物为模型体系,采用高精度的第一性原理计算方法结合Monte Carlo模拟技术,对其分子间相互作用和形成的分子机制进行了研究;基于氢键形成的基本原则,构建MeNQ和NQ最可几的二聚体模型,在M062X-D3/6-311+G(d,p)水平上对其进行结构优化,得到能量最低的稳定结构;采用更高精度的计算方法MP2/may-cc-pvtz和PWPB95-D3/ma-def2-QZVPP,得到二聚体的相互作用能,并在sSAPT0/jun-cc-pVDZ水平上对其进行能量分析。结果表明,二聚体分子间作用力的大小顺序为:MeNQ-MeNQ>MeNQ-NQ>NQ-NQ,主要吸引项为静电作用(氢键);采用加权的Monte Carlo方法预测了MeNQ与NQ二元体系的混合能分布及Flory-Huggins相互作用参数χ_(AB);形态相似的作用能分布曲线表明MeNQ和NQ可互溶;在模拟的100~800K温度范围内,χ_(AB)均为稍大于零的正值,说明该体系中分子间的附着力弱于内聚力;MeNQ和NQ为非同晶材料,且存在分子尺寸和形貌上的失配。基于原子分子层次上的结构和作用能分析可以得出,MeNQ和NQ共结晶产物应为低共熔物,而非共晶或固溶体。

摘要： 为了满足高新武器装备对复杂异型异质结构炸药装药的迫切需求,基于熔融沉积成型技术,利用熔铸炸药高温熔融、低温凝固的性质,设计并研发了熔铸炸药增材制造装置。该装置可实现配方原材料加料、熔融混合、挤出成型全流程的自动化操作,同时还配备有视频/红外在线监测系统,确保打印过程的安全控制。以石蜡、热熔胶、碳酸钙为配方原料,配制出与HMX/TNT基熔铸炸药流变特性相似的代料,验证了增材制造装置的可靠性;通过开展熔铸炸药真料打印试验,成功实现了超细HMX/TNT(HMX固含量为50%)基熔铸炸药打印成型,打印药柱内部密实,无明显缩孔、缺陷;打印样品平均表面粗糙度为6.47μm;打印样品平均密度为1.76 g/cm^(3),达到98.79%TMD;平均抗压强度达33.69 MPa,综合性能优异。

摘要： 以3,4-双(3'-氨基呋咱基-4'-)氧化呋咱(BAFF)为原料,采用廉价易得且绿色环保的丙三醇为溶剂,经氯化亚锡还原合成关键中间体3,4-双(3'-氨基呋咱基-4'-)呋咱(BATF),后经过氧化氢氧化得到3,4-双(3'-硝基呋咱基-4'-)呋咱(BNTF),总收率为59.0％.采用1H NMR、13C NMR、IR、MS和元素分析对BATF和BNTF进行表征,并成功获得BNTF单晶结构数据,BNTF晶体为正交晶系,属P212121空间群,a=0.71437(10)nm,b=0.96839(11)nm,c=1.51555(17)nm,V=1.0484(2)nm3,Z=4,Dc=1.876 g·cm-3,F(000)=592;优化BNTF合成工艺,考察投料比、反应时间及反应温度对BNTF产率的影响,获得的最佳工艺条件为n(BATF):n(35％H2O2):n(98％H2SO4):n(Na2WO4··2H2O)=1:60:40:0.86,反应时间3 h,反应温度30°C,收率可达93.3％;采用DSC法和TG-DTG法测定BNTF的热稳定性,分别用Kissinger法、Rogers法和Arrenhis法计算BNTF热分解反应的表观活化能Ea(147.83 kJ·mol-1)、指前因子A(9.33×1015 min-1)和分解速率常数k(2.18×10-44),计算了BNTF的热爆炸临界温度(Tb=201.36°C);利用Kamlet-Jacobs方程估算得到BNTF的爆速(8.3 km·s-1)、爆压(31.3 GPa);分别按照GJB772A-1997方法601.2和602.1测试BNTF特性落高(H50=43.0 cm)和摩擦感度(36.0％).

摘要： 功能助剂对炸药的安全性能有较大影响,通过撞击感度试验、摩擦感度试验研究了功能助剂对DNAN基熔铸炸药机械感度的影响,结果表明,采用钝感剂和力学助剂能有效降低炸药的摩擦感度和撞击感度.

摘要： 通过对DNAN基熔铸炸药在71°C条件下热老化试验研究,测试了热老化后DNAN基熔铸炸药的外形尺寸变化、机械感度及热稳定性,结果表明:热老化51天后及热老化76天后的DNAN基熔铸炸药药柱体积变化率分别为0.65％和0.76％,机械感度基本不变,老化前后真空安定性均合格且样品放气量一致,吸热峰及放热峰保持不变.从本文研究结果来看,热老化对DNAN基熔铸炸药安全性没有显著影响.

摘要： 针对含铝DNAN基熔铸炸药空中爆炸的能量输出规律问题,采用自由场压力传感器测量了DNAN基含铝熔铸炸药空中爆炸的超压峰值和冲量,研究了铝粉含量(10～30wt.％)以及铝粉颗粒尺寸(5μm和13μm)对超压峰值和冲量的影响.实验结果表明,超压峰值随铝粉含量增加而减少,但减少幅度仅在对比距离小于2.031kgm的范围内较为明显;在任一对比距离处,冲量随铝粉含量增加而明显增加;铝粉颗粒尺寸对超压峰值和冲量的影响较小.

摘要： 基于LS-Dyna软件,建立了炸药烤燃模型,利用Arrhenius定律描述炸药的自热反应,对DNAN基熔铸炸药在不同升温速率下的烤燃过程进行了数值模拟,并利用试验进行了参数标定.利用已建立的模型对烤燃弹在3.3K/h、1K/min、3K/min和10K/min四种不同升温速率下的炸药的烤燃过程进行了数值模拟计算,结果表明:升温速率对点火点温度影响较小,但对点火时间和点火点位置影响较大;升温速率增大,点火时间缩短,点火位置也从中心位置移至炸药边缘.试验和数值模拟结果表明:DNAN基熔铸炸药在升温速率为1K/min加热条件下炸药的点火温度为498K,且仅发生燃烧反应,具有较高的不敏感性能.

摘要： 为本文研究了某新型熔铸炸药中组分含量的测定——高效液相色谱法与溶剂萃取法相结合.通过考察色谱柱、波长、流动相、流速、滤杯、溶剂对分析方法的影响,建立了最佳分析条件并通过准确度、精密度试验证明该方法准确、可行.

摘要： 采用旋转黏度计,分别研究了平均粒径为100μm,1μm和100nm的HMX及其级配样品对TNT基熔铸炸药黏度的影响,进而研究了HMX粒度对其在TNT基熔铸炸药中的有效固含量的影响.结果表明:在所研究的TNT基熔铸体系中,平均粒径为100μm的HMX其有效固含量为69.3％;平均粒径为1μm的HMX其有效固含量为52.7％;对于平均粒径为100nm的HMX,其有效固含量仅为19.3％;随着HMX平均粒径减小,其有效固含量显著降低.当三种粒度级别的HMX级配后应用于TNT基熔铸炸药中,随着细颗粒HMX含量的增加,有效固含量降低,尤其是100nm HMX和100μm HMX级配后,有效固含量大幅度降低.

摘要： 本文通过介绍熔铸炸药成型机理,分析了影响DNAN熔铸体系粘度影响因素,设计了DNAN基高固含RDX熔铸炸药精密成型方案.研究结果表明,选用高致密球形RDX作为固相颗粒,合理级配方式,采用抽真空、振动、保温等工艺控制措施,使得RDX含量最高达到了80.17％,实现了RDX在DNAN熔铸体系高含量条件下精密成型,为以后高固相含量熔铸炸药精密成型提供了一种方法参考.

摘要： 某含铝熔铸炸药药柱在经过一年加速老化后,其外观颜色发生了明显的变化.药柱最外层由银灰色变为红棕色,近外层变为淡黄色.利用热重-差示扫描量热仪联机(TG-DSC)对药柱的热性能进行测试分析发现药柱中低熔点组分含量外层＞内层＞近外层,这可能是由于TNT在碱性环境中水解生成其他低熔点组分.老化后样品的表观活化能有一定程度的下降,且老化后药柱外层表观活化能下降最为显著.

摘要： 本论文根据光吸收定律,溶液的吸光度A应当与溶液的浓度C呈线性关系,从待测物质的吸收光谱图上选定某一最大吸收波长,用一系列不同浓度的标准溶液在该波长处分别测得它们的吸光度,用吸光度对浓度作图.若待测物质对光的吸收符合朗伯-比尔定律,应得到一条通过原点的直线,即标准曲线.在同样条件下测定样品溶液的吸光度,在标准曲线上可读出样品溶液的浓度.由于吸光度的加和性,在测定多组分共存的溶液时,要充分考虑到共存组分的影响.

摘要： 综述了国内外已报道的熔铸炸药主体药的研究进展;简要分析了单质熔铸主体药的性能特点,指出TKX-50,CL-20,NTO性能优良,是替代RDX和HMX的较好的熔铸炸药的主体药,展望了未来熔铸炸药主体药的选择方向.

摘要： 本发明涉及一种GAP‑ETPE基复合熔铸载体炸药及其制备方法，是采用以下质量百分含量的原料：聚叠氮缩水甘油醚基含能热塑性弹性体5～15%、低熔点炸药80～90%、石蜡2～10%，在加热熔化的低熔点炸药中加入聚叠氮缩水甘油醚基含能热塑性弹性体和石蜡冷却后得到。本发明制备的GAP‑ETPE基复合熔铸载体炸药熔点低，在具有较高能量的同时撞击感度和摩擦感度均较低，力学性能优良。

摘要： 本发明公开了一种炸药熔铸固化过程热扩散数字孪生模型、温度场实时优化控制模型及方法，通过构建的数据驱动热扩散数字孪生模型，能够实现炸药熔铸过程温度场的实时仿真，解决现有技术中无法快速获得整个固化过程温度场分布的问题；通过构建温度场优化控制模型，基于热扩散数字孪生模型对全局温度场进行实时监测和未来状态预测，并以此调整工艺参数，实现熔铸过程温度场控制，解决熔铸过程内部温度场无法监测、工艺参数无法根据实际温度场分布进行优化等约束导致的成型缺陷多、质量稳定性差等问题。采用炸药熔铸固化过程温度场优化控制方法，实时采集壁面温度数据，对炸药熔铸过程中的工艺参数进行实时调控，以实现熔铸固化过程的温度场控制。

摘要： 本发明提供了一种双元熔铸炸药及增材制备工艺，该双元熔铸炸药为内外层同轴装药，内层装药采用TNT基高能炸药，外层装药采用DNAN基高安全性炸药；TNT基高能炸药中：TNT为15％～25％，HMX为75％～85％，微晶蜡为0～5％；DNAN基高安全性炸药中：DNAN为15％～25％，HMX为75％～85％，微晶蜡为0～5％。内层装药与外层装药的质量比为1:1。本发明的双元熔铸炸药能量水平高，相对于Octol，爆速提高2.9％以上，能量密度提高3.8％以上；本发明所述炸药感度低，自发火温度高，烤燃响应剧烈程度为燃烧，可在战斗部中安全使用。本发明的制备工艺通过增材制造成型，具有制备工艺简单、安全可靠、可成型复杂结构等特点，成型密度一致性好、精度高。

摘要： 本申请公开了一种熔铸炸药，是为了解决现有的以2,4‑二硝基苯甲醚(DNAN)、TNT为基的低感度熔铸混合炸药格尼能较低，而以3,4‑二硝基呋咱基氧化呋咱为基的高格尼能熔铸混合炸药感度较高、需要添加钝感剂钝感的问题。本发明的质量百分组成为：3,4‑二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)(D50 30μm～40μm)45％～56％、5,5‑联四唑‑1,1‑二氧化物二羟铵(TKX‑50)(D50 80μm～100μm)38％～43％、铝粉(FLQT3)5％～10％、微晶蜡(80#)1％～2％组成。明熔铸炸药爆速和格尼系数较高，机械感度适中。本发明适用于破甲战斗部、杀爆战斗部、爆破战斗部。

摘要： 本发明提供一种熔铸炸药工艺试验用模拟材料，其组成成分包括微晶蜡、端羟基聚醚、滑石粉、聚氯乙烯和颜色指示剂。本发明的优选方案是，质量百分组成为：8％80#微晶蜡、3.08％端羟基聚醚、86.6％滑石粉、2.17％聚氯乙烯、0.15％颜色指示剂组成，其中聚氯乙烯为粉状，端羟基聚醚分子量为1500‑2000。本发明模拟材料流变特性、力学性能与真实材料基本一致，可以真实反映物料混合和装药过程中流场的分布状态，并且为药面修整工艺设备参数设计提供有效参考数据，为熔铸炸药数字化工艺设计提供较为真实合理的模型参数。

摘要： 一种熔铸炸药加压浇铸过程建模方法，用于构建熔铸炸药加压浇铸过程计算模型，包括：(1)构建前处理模型，(2)导入材料参数，(3)指定初始和边界条件及(4)设置控制参数等四个步骤。适用于宽压力范围的熔铸炸药加压浇铸过程的建模计算，针对性强，可为熔铸炸药加压浇铸工艺仿真提供技术支撑。

摘要： 一种半球形熔铸炸药铸造过程仿真方法，包括：步骤10几何建模、步骤20网格划分、步骤30前处理及步骤40求解计算和结果分析。适用于各种半球形熔铸炸药铸造过程的工艺设计和模型试验，并以球径作为几何建模关键控制参数，可结合实际工况进行灵活调整。本发明方法可移植性高，可重复性好。

摘要： 本发明公开了用于弹体熔铸炸药凝固成型的参数适配系统及生成方法，包括工艺参数产生装置和适配参数执行装置；工艺参数产生装置用于根据系统预设的仿真计算单元对弹体的战斗部熔铸炸药装药水浴顺序凝固的工艺参数进行计算，得到匹配的工艺参数，并将匹配的工艺参数配置给执行装置；适配参数执行装置，执行工艺参数产生装置所配置的匹配工艺参数，保证战斗部装药径向与轴向密度均匀性，采用装药定向凝固生长方法与技术对战斗部装药进行顺序逐层凝固精密成型，同自然冷却、保温窑等装药凝固方法相比，此方法可以有效降低装药凝固过程中产生的缩孔、缩松及裂纹等缺陷，从而提高了熔铸装药的密度，从而可以保证战斗部装药径向与轴向密度均匀性。

摘要： 本发明提供了一种熔铸炸药熔态密度的测试方法，该方法将熔铸炸药熔态料浆倒入预热的模具中，待熔铸炸药熔态料浆冷却后制得药柱，根据药柱质量和模具体积计算熔铸炸药熔态密度。本发明的熔铸炸药熔态密度的测试方法，避免了量筒法中体积读取标准偏差大、浆料沾壁等现象，同时也能够避免排液体法中难以保温难度、炸药易凝固的现象，提高了测试结果的精确性。

摘要： 本发明公开了一种确定熔铸炸药中功能助剂的最佳添加比例的方法，该方法根据待测炸药药液的表面张力和待测炸药药液与粉体炸药的界面接触角，计算并获得固液界面粘附功；再根据固液界面粘附功的最大值，既能够确定熔铸炸药中功能助剂的最佳添加比例。该方法的实验量小、成本低、时间周期短且最终确定的添加比例较为精确，即能够高效简便地确定熔铸炸药中功能助剂的最佳添加比例。