TATB基PBX炸药的形稳性

以TATB为基的炸药配方普遍存在着环境变化时尺寸变化较为显著的问题。因此了解并解决TATB基PBX炸药在应用当中的形稳性问题就显得至关重要。为此，详细研究TATB基PBX药柱在热循环中的尺寸变化规律，分析了不同压药方法、黏结剂性质及TATB的粒径大小等因素对TATB基PBX炸药尺寸稳定性和线膨胀系数的影响规律。     

TATB炸药在丙烯腈-苯乙烯共聚物溶液中的吸附行为

塑料黏结炸药(PBX)的生产过程，实质上是炸药在高分子黏结剂溶液中吸附黏结剂而黏结成粒的过程。本文通过吸附热力学和吸附动力学两方面研究了丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS)溶液在不同粒径TATB炸药表面的吸附行为，吸附热力学与吸附动力学研究结果吻合。研究结果对于了解高聚物黏结剂在炸药表面的吸附机理及对造粒过程某些参数的选择具有一定的指导意义。     

亚微米TATB爆轰波剖面实验

用激光速度干涉技术测试炸药／窗口界面粒子速度，研究炸药的冲击起爆、爆轰反应区结构、爆轰驱动和炸药反应速率等。与普通颗粒TATB相比，亚微米TATB炸药对高压短脉冲敏感，在钝感起爆器中有应用价值。文中用VISAR技术，测试亚微米TATB在短脉冲加载下的炸药／窗口界面粒子速度，对亚微米TATB的反应区结构进行了探讨。亚微米TATB是通过重结晶-气流粉碎的方法制备的，平均颗粒度0．58μm。     

钝感炸药圆筒试验与爆轰产物JWL状态方程研究

 对以TATB为主的钝感炸药JB-9014进行了25 mm和50 mm两种装药直径的圆筒试验，测试了TU1圆筒在爆轰产物驱动下的膨胀过程R(t)关系。对圆筒试验进行了综合分析和二维数值模拟计算，综合评估了JB-9014的作功能力和圆筒试验的相似性。通过二维流体动力学数值模拟，确定得到了JB-9014炸药爆轰产物JWL状态方程参数。经对JB-9014二维平面滑移爆轰驱动试验的数值模拟检验，证明确定的JWL状态方程参数是可靠的，具有较高的精度和普适性。     

超细炸药比表面积测试技术

与常规炸药相比，超细炸药由于比表面积高、表面能高、表面化学活性大，受到大家的青睐。文中以超细TATB、超细BTF和超细HNS为研究对象，以研究比表面积测试过程中的影响因素，为科研生产提供技术后盾。     

炸药粉点火与快速反应临界条件的确定

 在爆炸激波管中利用我们研制的测温技术、回收技术及光谱技术研究了三氨基三硝基苯（TATB）、黑索金（RDX）、梯恩梯（TNT）粉在不同激励条件下的反应程度。研究表明：TATB炸药的临界点火温度和压力最高,其次是TNT,RDX最小。测量结果与国外的结果进行了比较。     

CTVD格式数值计算非均质炸药爆轰问题

将高分辨率激波捕捉格式CTVD格式拓展应用到非均质炸药爆轰的数值模拟问题.增加了化学反应率控制方程,引入Lee-Tarver点火成长模型,未反应的固体炸药和化学反应气体产物都使用JWL形式状态方程.数值模拟了非均质固体炸药PBX-9404和TATB的冲击起爆问题.获得了较高的爆轰波分辨率和光滑解区的数值精度,对具有复杂物态方程形式的固体炸药爆轰问题,CTVD格式具有简单实用、高效和高分辨的特点.     

炸药球壳中长程绕射爆轰波的传播行为

 进行了一点引爆的塑料粘结炸药（HMX/TATB=87/7）球壳中长程绕射爆轰波传播实验。针对实验结果给出一种简便的近似计算方法,它能准确地重现炸药球壳中长程绕射爆轰波的非理想传播行为。     

不同粒度TATB性能比较

以流量积算仪替代原转子流量计来控制氨气流量和胺化时间，实验表明可以更有效地控制粗颗粒TATB(DTATB)的颗粒度分布及产品均匀性。初步研究DTATB的造粒技术发现，由于DTATB较细颗粒TATB(PTATB)流散性大，颗粒之间不易粘结，同样按JB9014工艺对DTATB造粒，结果是DTATB难于成粒，机理分析认为是DTATB和PTATB具有不同的表面能所致，改变搅拌速度、温度等造粒参数可以实现DTATB的良好成型。     

冲击作用下非均质炸药热点形成的离散元方法

用离散元方法模拟以HMX为基的塑料粘结炸药与HMX颗粒炸药在冲击载荷作用下的细观响应过程.结果表明对于HMX颗粒炸药,炸药颗粒界面处的温度及压力远高于颗粒内部;对于HMX为基的塑料粘结炸药,粘结剂处的温度及压力亦高于颗粒内部;两种冲击响应过程的对比分析表明,粘结剂有效地降低了炸药颗粒边界处的温度及压力.     

三氨基三硝基苯基高聚物粘结炸药热力学性质的理论计算研究

高聚物粘结炸药(PBX)的热力学性质是用于炸药结构响应、安全性评估、数值模拟分析等的重要参数.由于PBX结构的多尺度特性,完全采取实验方法精细表征这些参数存在巨大的挑战.本文运用第一性原理和分子动力学计算的方法,系统研究了三氨基三硝基苯(TATB)基高聚物粘结炸药的热力学参数和界面热传导性质.利用散射失配模型研究了TATB与聚偏二氟乙烯(PVDF)界面的热传导过程,发现热导率随温度升高而上升,并且在高温情况下接近于定值.基于分子动力学获得的TATB热导率并结合界面热导率,分析了PBX炸药的热导与颗粒尺寸的关系,当颗粒尺寸大于100 nm时,界面热阻对于PBX热导率的影响有限.     

应用分形理论探讨炸药的撞击感度

 根据分形几何的周长-面积公式及线性回归原理,对TATB等六种炸药样品的落锤试验的分幅图像进行了图像处理和分形维数计算。从中发现,越钝感的炸药样品,分形维数越大。因此,可以认为,用炸药样品的分形维数来鉴别撞击感度是基本可行的。     

高温高压下高能钝感炸药TATB物性及相关实验技术研究进展

1,3,5-三氨基-2,4,6-三硝基苯(TATB)作为典型的高能钝感炸药之一,在民用、军工等领域具有重要的研究价值。基于科学挑战专题,分别从实验技术和实验成果两方面详细概述了极端条件下TATB的物性研究进展,系统介绍了课题组自主设计和搭建的光谱测试系统和高温高压仪器装置,以及TATB在高压下的光吸收和结构演化规律。另外,还对低温环境下炸药的结构稳定性、高温环境下炸药的热稳定性以及压力参量对样品化学分解进程和热分解机制的影响进行了阐述和讨论。     

新型钝感炸药1-氧-2，6-二氨基-3，5-二硝基吡嗪的合成及表征

美国LLNL1995年合成出的代号为LLM-105的高能量密度材料，其化学名称为1-氧-2，6-二氨基-3，5-二硝基吡嗪（2，6-diamino--3，5-dinitropyrazine-1-oxide），分子结构式C4H4N605，分子量216．04，密度为1．913g／cm^3，氧平衡为-37．03％，生成热为-3．1kcal／mole，外观为亮黄色的针状晶体，比TATB的能量约高25％，且有着良好的热安定性，特性落高Dh50=117cm（RDX和HMX的特性落高30-32cm），对静电火花的刺激也很钝感。由于综合性能优异，LLM-105已经引起了国际炸药界的极大兴趣。     

单脉冲飞秒激光烧蚀炸药过程的热效应研究

飞秒激光能够在极短时间内烧蚀炸药产生高温高压等离子体。可以利用飞秒激光对含能材料或含能元器件进行精密加工。深入认识飞秒激光烧蚀炸药过程中,炸药内部的热效应是发展飞秒激光加工炸药技术的基础。建立了单脉冲飞秒激光烧蚀炸药过程的流固耦合计算模型,考虑了在高温高压等离子体和炸药自热反应的共同作用下,炸药内部的热效应。对飞秒激光烧蚀TNT炸药过程进行了流体力学数值模拟。计算结果表明:TNT炸药中未烧蚀区域产生了热效应,峰值温度高于TNT炸药的点火温度,但由于炸药内热效应区域极小,高温持续时间极短,因此炸药内温度迅速下降,没有发生点火现象。     

炸药爆轰产物Jones-Wilkins-Lee状态方程不确定参数

Jones-Wilkins-Lee (JWL)状态方程是一种不显含化学反应、由实验方法确定参数的半经验状态方程, 能比较精确地描述爆轰产物的膨胀驱动做功过程. 在JWL状态方程中有多个未知(不确定)参数需要确定. 传统的确定JWL状态方程参数的方法是“调参数”, 人为因素影响较大, 无法给出参数的不确定性信息. 本文利用贝叶斯分析方法研究了炸药的不确定参数, 该方法能够基于以往的认识、实验和模拟数据标定(calibration)不确定参数. 在本文结果中, 不确定参数的后验分布均值与文献结果相符合, 基于参数标定结果的数值模拟90%置信区间完全包含实验数据. 数值标定结果说明贝叶斯参数标定适用于确定样品炸药的JWL状态方程参数. 特别是, 在本文JWL状态方程参数标定过程中极大地减少了人为因素的影响.     

特殊炸药的爆轰参数计算

 针对BKW（Becker-Kistiakowsky-Wilson）状态方程,编写了爆炸参数计算程序。该程序除了可以计算常规含C、H、O、N元素炸药的爆轰参数,还能计算含有其它金属元素炸药的爆轰参数。通过对含Fe、Mn元素的乳化炸药以及含Al元素的水胶炸药的爆轰参数计算表明,该计算程序得到的计算结果与实验结果基本一致,相对误差不超过1%。采用该程序计算爆轰参数时,只需输入炸药的化学式、常温常压密度和生成焓即可。     

超细炸药颗粒度测试技术

物质的颗粒度大小及分布，直接联系着物质的性能和应用。过去，对常规10-20gm的炸药颗粒度研究较多，而对超细炸药颗粒度研究较少。与常规炸药相比，超细炸药存在许多特殊性，如颗粒间更易团聚不易分散、在溶剂里表现出不同于大颗粒的溶解性等，使测试变得更复杂。以超细TATB、超细BTF、超细HNS、超细RDX和超细HMX为对象，使用LS-230型激光粒度仪，对颗粒度测试过程中涉及的各种测试条件(如分散介质的选择、分散剂选择、超声时间的确定、光学模型设置、运行时间等)进行研究，获得各种超细炸药的最佳测试条件，形成基本完善的测试方法，并将测试结果与扫描电子显微镜及英国马尔文公司的Matersizer 2000型激光粒度仪的测试结果进行比较。     

钝感高能炸药三氨基三硝基苯高温高压下热力学性质的分子动力学模拟研究

热力学性质是钝感高能炸药1, 3, 5-三氨基-2, 4, 6-三硝基苯(TATB)爆轰性质和安全性评估分析的重要参数. 由于结构的复杂性, TATB炸药尚缺乏系统的实验和理论计算结果. 结合全原子力场和分子动力学的方法, 本文系统研究了不同温度和压力条件下TATB的力学性质和热力学参数, 得到了弹性模量、德拜温度等随温度、压力的变化情况, 并与实验进行了对比分析. 结果表明: 在 0-50 GPa外部压力下, TATB晶体保持力学稳定, 弹性常数和弹性模量随压力升高而增大, 各向异性程度随压力升高而减小, 泊松比和延展性则受压力的影响较小; 随温度的升高, TATB的力学稳定性逐渐下降, 有发生力学失稳的可能, 各弹性常数随温度升高而逐渐减小, 各向异性程度也随之减小; TATB 的声速和德拜温度同样随着压力升高而增大, 平均声速从0 GPa下的1833 m/s, 增加到10 GPa 下的3143 m/s, 德拜温度由0 GPa下的254 K增加到10 GPa的587 K. TATB 热膨胀系数的计算表明, 在200-500 K 温度常压情况下, 其体热膨胀系数为35.9×10^-5 K^-1, 与实验数据符合较好.     

TATB/聚三氟氯乙烯复合材料力学性能的MD模拟

用分子动力学(MD)方法,对聚三氟氯乙烯(PCTFE)在1,3,5 三氨基 2,4,6 三硝基苯(TATB)晶体表 面的行为进行模拟计算,求得结合能和静态力学性能(弹性系数、模量和泊松比).发现以氢键为主的分子间相互 作用相当强.TATB基氟聚合物粘结炸药(PolymerBondedExplosive,PBX)较TATB单体炸药的力学性能改变很 大,拉伸模量、体积模量和剪切模量均减小,表明刚性减弱,弹性增强,力学性能显著改善.