微納米含能材料分形特征對(duì)其感度的影響研究.pdf

1、南京理工大學(xué)博士學(xué)位論文微納米含能材料分形特征對(duì)其感度的影響研究姓名：宋小蘭申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專業(yè)：材料學(xué)指導(dǎo)教師：李鳳生20081201摘要博十論文HNIW和AP)炸藥，考察了它們的機(jī)械感度和熱分解特性等。研究結(jié)果表明，對(duì)于同類炸藥，相同或相似形貌炸藥的感度隨粒度的變化遵循一定的規(guī)律，然而，不同形貌的同類炸藥之間其感度隨粒度的變化規(guī)律卻各不相同。以HMX為例，隨著粒度(西D)的減小，球形HMX的撞擊感度降低、而摩擦感度升高，針形HMX

2、的撞擊和摩擦感度均降低，無(wú)規(guī)則多面狀HMX的撞擊和摩擦感度均變化不大，球形HMX的熱分解速率降低。同樣，球形和短棒及片狀RDX的感度隨粒度也遵循各自不同的變化規(guī)律。結(jié)合分形分析的研究發(fā)現(xiàn)，炸藥的撞擊感度與粒度分形維數(shù)有關(guān)，即D值越大，含能顆粒群的熱傳導(dǎo)性能越好，不易產(chǎn)生熱點(diǎn)引發(fā)爆炸。并且，炸藥的摩擦感度與表面分形維數(shù)有關(guān)，即髓值越大，含能顆粒間以及顆粒與周圍介質(zhì)間的摩擦系數(shù)增大，摩擦生熱量增多，易產(chǎn)生熱點(diǎn)引發(fā)爆炸。此外，炸藥的熱分解特性

3、與粒度分形維數(shù)和表面分形維數(shù)均有關(guān)，即D值和饑值均很大的含能顆粒群的熱傳導(dǎo)性能好，不易形成熱點(diǎn)引發(fā)爆炸。第三，在微米炸藥的研究基礎(chǔ)上，為進(jìn)一步考察納米級(jí)含能材料的感度性質(zhì)，分別制備了納米及納米復(fù)合炸藥并進(jìn)行了機(jī)械感度和熱分解特性的研究。結(jié)合溶膠一凝膠法和超臨界GAS法制備了納米(HNIW／Fe203、RDX／Fe203、HMX／Fe203、AP／Fe203和ADN／Fe203)復(fù)合炸藥，并首次利用酸蝕法祛除其中的惰性骨架(Fe203)，

4、成功地制備了納米硝胺(HNIW、RDX和HMX)炸藥。研究發(fā)現(xiàn)，前驅(qū)體Fe(N03)3“9H20的摩爾濃度為0297tool之。醇_1內(nèi)，HNIW濃度為0438tool乞酸乙醢1內(nèi)，環(huán)氧丙烷用量為8334mLg硝秘囂q時(shí)，是制備納米HNIW／Fe203復(fù)合炸藥的最佳工藝條件。酸蝕法所獲得的納米HNIW為a晶型和s晶型的混晶體，以a晶型為主，粒子尺寸約50nm100nm。此外，納米R(shí)DX中多數(shù)粒子尺寸約100nm，納米HMX是聲晶型和僅晶

5、型的混晶體，以∥晶型為主，大部分粒子尺寸約100nm。感度實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，納米復(fù)合炸藥隨其中炸藥含量的減少，其撞擊感度和摩擦感度以及放熱量均呈顯著降低的趨勢(shì)，且放熱峰有一定提前(除納米復(fù)合AP／Fe203的摩擦感度升高外)。另外，納米硝胺炸藥的撞擊感度略有降低，但摩擦感度卻大幅升高，且放熱峰提前。最后，嘗試將分形含能顆粒群的熱傳導(dǎo)理論拓展至混合型含能顆粒群的感度研究中，初步探討了Si粉的分形特征對(duì)微納米硅／鉛丹延期藥的熱反應(yīng)特性和機(jī)械感度