未反应炸药JOB-9003的JWL状态方程

采用火炮加载技术对JOB-9003炸药进行一维平面冲击实验,利用组合式电磁粒子速度计记录了不同位置的粒子速度变化历程,获得了炸药的冲击Hugoniot线。利用实测的冲击Hugoniot线,对三项式状态方程进行标定,确定了JOB-9003炸药的JWL状态方程参数。     

贮存环境下炸药含水量及释放物研究

首先研究了室温下贮存一年的JOB-9003造型粉的释出气体，利用DB-5色谱柱检测出了乙酸、苯甲醛及TNT等物质。利用CP-porabond Q柱对JOB-9003造型粉和小药柱老化释出气体的研究则检测到了乙醇，丙酮，丙烯腈，乙酯，乙酸乙酯，苯，甲苯、2-氯代丙腈等物质。从检测结果可以看出，JOB-9003小药柱贮存后释出气体种类与造型粉类似，除了JOB-9003各组分生产及JOB-9003造粒过程中使用的溶剂，HMX合成时残留的乙酸，还检测到老化过程生成的2-氯代丙腈。     

JOB-9003、JB-9014炸药老化规律

采用加速老化试验对JOB-9003、JB一9014炸药进行温湿度应力加载，试验条件分别为45，55，75℃以及45℃，65％RH，贮存时间达15个月，每3个月取样进行分析。采用凝胶渗透色谱法、X-射线光电子能谱、高效液相色谱、示差扫描量热计等分析手段，对高聚物分子量、主炸药成分、表面元素及结构、高聚物结晶度进行了测试，以此作为PBX炸药的老化特征量进行监测，获得了炸药在不同温湿度条件下的变化趋势。结果如下：     

未反应JOB-9003炸药冲击Hugoniot关系测试

 利用“粒子速度对比法”实验技术,通过电磁粒子速度计测量了PMMA飞片同时撞击PMMA样品与待测炸药样品界面的粒子速度u₁和u₂,获得了未反应JOB-9003炸药的冲击Hugoniot关系;利用叠加原理和疏松材料冲击绝热线的计算方法,对未反应炸药的冲击绝热线进行了计算。计算结果与实验数据符合较好。     

等静压、模压JOB-9003炸药件力学性能各向同异性

高聚物黏结炸药部件是通过不同成型工艺将造型粉压制成形再加工而成的。炸药的压制成形已有模压、半软半硬等静压到全软模等静压等不同成型工艺。在使用这些炸药部件以及对这些炸药部件进行力学性能分析时，一般均假定其力学性能是各向同性的，但尚未进行过试验研究。本文在这些不同工艺成形的JOB-9003炸药部件上取样测试，以不同方向取样的拉伸和压缩强度随温度变化曲线之间的差异比较不同工艺间力学性能的各向同异性，不同取样方向的拉伸和压缩强度随温度变化曲线如图1-2所示。     

不同湿度下的炸药吸水性研究

选取JOB-9003炸药及及其主成分奥克托金炸药作为研究对象，模拟其在加工、贮存等过程中的湿度条件，进行不同时间的贮存试验，并相应监测各炸药的水分变化情况(水分的测定采用库仑滴定法，通过Stromboli卡氏炉样品转换器，将装有已知重量试样的密封样品瓶自动推人加热炉中恒温加热，样品中逸出的水分由干燥的惰性气体载入电解池中，自动进行电解反应，由电解电量计算出被测物质中的水分含量)，以获得有关炸药吸水量的变化规律，为进一步研究有关炸药在贮存过程中可能释放的水分量提供试验数据。     

二次压缩条件下JOB-9003炸药特性研究

采用火炮加载技术对HMX基JOB-9003炸药进行一维平面冲击实验。实验使用的飞片由蓝宝石和Kel-F黏合而成,撞击炸药后,先后传入两道不同压力的冲击波。通过组合式电磁粒子速度计测量撞击界面和炸药内部不同深度处的粒子速度,得到粒子速度-时间图。根据粒子速度-时间图,计算出撞击界面粒子速度和冲击波传播速度,进一步获得炸药雨贡纽关系。根据炸药雨贡纽关系,并对比已有实验数据,通过Pop图说明炸药在二次压缩下的"钝化"特性。     

材料断裂性能与试件裂纹长度的相关性

炸药材料、炸药代用材料以及40Cr金属材料的裂纹试件为含边裂纹的3点弯曲试件。对于炸药及其代用材料，先用—个情制的锯条在试件中制作缺口，然后将—个非常薄的刀片压入缺口根部，在刀片压入过程中，在其前端发生缓慢的裂纹扩展，从而制作出裂纹试件。而金属材料则先用钼丝切割制作缺口，然后通过疲劳试验机制作尖锐裂纹。     

HMX晶体热致相变对损伤的影响

HMX基PBX炸药混合体系中炸药晶体在发生高温熔化和分解反应之前，会率先发生非均匀热膨胀和固相晶型转变，使材料的力学性能和安全性能发生突变。为探究HMX晶体的热致相变对材料内部损伤演化的影响机制，发展了考虑HMX晶体热膨胀和相变等变形机制的热力耦合晶体本构模型，从力学角度揭示了黏结剂包覆HMX晶体相变对体积变形、应力状态以及裂纹成核演化过程的影响机理，量化分析了升温速率对材料相变和裂纹损伤状态的影响规律。结果表明：随着加载温度升高，HMX晶体的热膨胀和β→δ相变导致体积增大，晶体内部形成拉伸应力状态，同时晶体与黏结剂相互挤压形成的局部压剪作用使晶体内部出现裂纹成核和扩展现象。相变温度附近HMX晶体内部裂纹成核和扩展数量显著增加，晶体内部发生不可逆损伤。外界升温速率对晶体内部裂纹形核扩展与损伤造成显著影响，较高的升温速率会加大晶体损伤程度，增加炸药内潜在热点源及意外点火风险。     

HMX晶体高温相变及裂纹对点火的影响

炸药晶体的相结构、相变过程以及相变引起的微结构变化对炸药性能有重要影响。为研究HMX晶体的高温相变及其引起的裂纹对点火的影响,开展了HMX晶体的原位高温拉曼光谱、X射线衍射实验以及落锤实验。通过拉曼光谱和X射线衍射谱识别出不同温度加载和后处理方法对HMX晶体相结构和微结构的影响。制备了3类含有不同相结构和裂纹的HMX样品,实现了相结构和裂纹对点火影响的解耦。落锤实验结果显示,对于3类HMX晶体,按照敏感度由高到低排序依次为含裂纹的β-δ混相、含裂纹的β相、无裂纹的β相。最后,分析了高温相变和裂纹提高HMX晶体感度的原因。