微納米含能材料分形特征對其感度的影響研究.pdf

1、南京理工大學博士學位論文微納米含能材料分形特征對其感度的影響研究姓名：宋小蘭申請學位級別：博士專業(yè)：材料學指導教師：李鳳生20081201摘要博十論文HNIW和AP)炸藥，考察了它們的機械感度和熱分解特性等。研究結(jié)果表明，對于同類炸藥，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性能越好，不易產(chǎn)生熱點引發(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性能好，不易形成熱點引發(fā)爆炸。第三，在微米炸藥的研究基礎(chǔ)上，為進一步考察納米級含能材料的感度性質(zhì)，分別制備了納米及納米復合炸藥并進行了機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，是制備納米HNIW／Fe203復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RDX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。感度實驗結(jié)果表明，納米復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，且放熱峰有一定提前(除納米復合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粉的分形特征對微納米硅／鉛丹延期藥的熱反應(yīng)特性和機械感度