靜電放電對(duì)爆炸橋絲火工品作用性能影響研究

范文韜(陜西應(yīng)用物理化學(xué)研究所，陜西 西安 710061)

靜電放電對(duì)爆炸橋絲火工品作用性能影響研究

范文韜(陜西應(yīng)用物理化學(xué)研究所，陜西 西安 710061)

為了探討靜電放電對(duì)火工品性能是否有一定的影響，本文使用儀器模擬靜電放電的過(guò)程，刺激橋絲火工品，并用顯微鏡觀察靜電放電對(duì)橋絲造成的損傷，還對(duì)經(jīng)過(guò)靜電放電處理的火工品的性能進(jìn)行了進(jìn)一步的檢測(cè)。試驗(yàn)結(jié)果表明，在試驗(yàn)設(shè)計(jì)的條件下，靜電放電過(guò)程對(duì)火工品造成了一定的損傷，該試驗(yàn)的結(jié)果有益于研究人員了解靜電放電對(duì)火工品性能的具體影響和產(chǎn)生影響的原因機(jī)理。

爆炸橋絲；靜電放電；性能；

隨著科技的不斷進(jìn)步，高分子新興材料、微型電子器件等在各個(gè)行業(yè)的應(yīng)用越來(lái)越多，這讓人們?cè)絹?lái)越認(rèn)識(shí)到靜電的危害?，F(xiàn)階段，由于武器系統(tǒng)的安全可靠性要求在不斷提高，火工品應(yīng)該達(dá)到的要求也在不斷提高，對(duì)火工品除了要進(jìn)行靜電放電安全性試驗(yàn)之外，還要保證試驗(yàn)的可靠性。美軍就對(duì)火工品明確要求要進(jìn)行靜電刺激，并保證靜電刺激后，火工品仍然是安全可靠地。由于這項(xiàng)要求的提出，美國(guó)選取了3種高能熱橋絲起爆器和4種不同類(lèi)型的爆炸橋絲火工品，分別進(jìn)行了靜電刺激的試驗(yàn)，對(duì)比了前后火工品的性能變化，試驗(yàn)結(jié)果表明靜電放電刺激會(huì)影響火工品的一些性能，如正常的發(fā)火脈沖無(wú)法發(fā)火成功等。由此可知，靜電放電會(huì)一定程度的影響火工品作用性能，但是這一方面所帶來(lái)的安全隱患還沒(méi)有引起專(zhuān)業(yè)人員的足夠關(guān)注和重視，甚至相關(guān)的文獻(xiàn)報(bào)道和研究都十分的缺少。正是因?yàn)槿绱?，靜電放電是否會(huì)影響火工品的性能是值得專(zhuān)業(yè)人員去研究探討的的一個(gè)重要問(wèn)題，為了分析發(fā)生性能變化的原因。本文使用了靜電放電模擬發(fā)生器，來(lái)刺激某爆炸橋絲火工品，并使用顯微鏡觀察了靜電放電前后火工品橋絲形狀和性能的變化，最后以試驗(yàn)的結(jié)果作為基礎(chǔ)，分析了靜電放電為什么會(huì)影響火工品作用性能的原因。該項(xiàng)試驗(yàn)有益于人們認(rèn)識(shí)和了解靜電放電是如何影響火工品的性能的、只有在充分了解靜電放電對(duì)火工品安全的影響的基礎(chǔ)上，才能有效的預(yù)防和解決問(wèn)題，具有重要的意義。

1 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方法

1.1 選擇樣品

選擇使用錫焊方式焊接而成的橋絲作為樣品，具體采用的橋絲材料為Ni80Cr20（6J20），選擇的橋絲半徑為6μm，電阻在8Ω左右。

1.2 采用ESD模擬電路

由于不同的放電場(chǎng)合會(huì)導(dǎo)致ESD模擬電路的電路形式和所設(shè)置的參數(shù)各異。我們黨的試驗(yàn)所采用的放電電路是根據(jù)《火工品試驗(yàn)方法：靜電放電試驗(yàn)》的要求來(lái)搭建的，可以較為精準(zhǔn)的代替人體靜電，來(lái)試驗(yàn)人體靜電對(duì)火工品會(huì)產(chǎn)生什么樣的效果。

1.3 試驗(yàn)的具體操作方案

將電極的橋絲焊好，不要裝入藥劑。讓電極在室溫下進(jìn)行靜電放電，放電再后測(cè)量電極中的橋絲電阻，并使用顯微鏡來(lái)觀察橋絲的表觀是否發(fā)生變化。

2 試驗(yàn)結(jié)果和所總結(jié)的規(guī)律

2.1 靜電放電對(duì)橋絲的電阻值有一定的影響作用

（1）在放電電壓升高，樣品不變的試驗(yàn)中我們可以發(fā)現(xiàn)，電壓在15kV以下的時(shí)候，橋絲電阻的變化不明顯，當(dāng)電阻增加到20kV之后，橋絲電阻就出現(xiàn)額較大的變化，具體變現(xiàn)為以百分之2到百分之4的幅度下降。

（2）在電壓不變而樣品改變的試驗(yàn)中我們可以發(fā)現(xiàn)，用10kV的電壓對(duì)樣品進(jìn)行8次靜電放電，我們可以發(fā)現(xiàn)楊平在第一次放電后電阻就會(huì)明顯下降，一般下降為百分之一左右，之后電阻值基本不再變化。對(duì)另一個(gè)樣品以20kV電壓進(jìn)行試驗(yàn)，和上一個(gè)試驗(yàn)同樣，第一次放電后電阻會(huì)相對(duì)的下降，之后電阻不再大幅度變化。

2.2 用顯微鏡觀察靜電放電后的橋絲，觀察期外貌，發(fā)現(xiàn)外貌有規(guī)律性的變化

彎曲的橋絲在靜電放電后，弧度減小。有的橋絲還會(huì)小范圍的發(fā)生波浪狀的變形，變成波的形狀。橋絲的形態(tài)的變化還會(huì)和放電前橋絲本身的形態(tài)有聯(lián)系，放電后，不同形態(tài)的橋絲相應(yīng)的發(fā)生不同的變形，但具有較為普遍規(guī)律，就是變直，變短。

3 對(duì)試驗(yàn)現(xiàn)象的解釋分析

3.1 對(duì)橋絲形狀變化、電阻變化的原因分析

電阻大小降低的現(xiàn)象，有2方面的原因：

（1）由于橋絲外觀的變化，導(dǎo)致電阻降低。在靜電沖擊后橋絲兩有變直的傾向。橋絲由彎曲變直以后，焊點(diǎn)之間橋絲的距離變短，那么橋絲的橫截面肯定變大了。而橋絲之所以會(huì)變直變粗，是因?yàn)殪o電放電過(guò)程中，橋絲放出熱量，溫度上升，使橋絲變軟，硬度下降，內(nèi)應(yīng)力減小，橋絲的形狀變的平直，放電結(jié)束以后，橋絲冷卻收縮，變的更加粗直。

（2）橋絲在生產(chǎn)過(guò)程中，會(huì)經(jīng)過(guò)由熱到冷的過(guò)程，會(huì)發(fā)生變形。而冷變形會(huì)引起橋絲晶格變化，使晶格中出現(xiàn)空心、原子發(fā)生置換，甚至是原子錯(cuò)位、晶體彎曲等，這些變化都會(huì)引起電阻率升高。但是當(dāng)溫度退卻的時(shí)候，晶格趨于穩(wěn)定形態(tài)，畸變減少，原子更加有序的排列，使電阻率下降。靜電放電和后者的原理一致，因此橋絲電阻率會(huì)有一定幅度的降低。

4 結(jié)語(yǔ)

靜電放電對(duì)火工品性能是有一定的影響的，對(duì)火工品的中橋絲的電阻和形狀都會(huì)產(chǎn)生一定的影響。在靜電放電前后的變化以及變化的原因如下：

（1）當(dāng)靜電放電的電壓超過(guò)15KV時(shí)，橋絲電阻會(huì)比較明顯的降低。

（2）電阻降低的主要原因是：靜電放電后，橋絲的形態(tài)變直，焊點(diǎn)間的橋絲距離變短，橫截面積變大；靜電放電使橋絲放出熱量，溫度升高，是一種熱處理，導(dǎo)致橋絲因?yàn)槔渥冃味a(chǎn)生的晶格變形等缺陷變少，導(dǎo)致橋絲電阻率降低。

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